半導(dǎo)體裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供可防止由靜電放電損傷引起的產(chǎn)率下降的高可靠性的半導(dǎo)體裝置。提供一種半導(dǎo)體裝置，該半導(dǎo)體裝置包括柵電極層、柵電極層上的第一柵極絕緣層、位于第一柵極絕緣層上且具有比第一柵極絕緣層小的厚度的第二柵極絕緣層、第二柵極絕緣層上的氧化物半導(dǎo)體層、以及與氧化物半導(dǎo)體層電連接的源電極層及漏電極層。第一柵極絕緣層含有氮且其對應(yīng)于在電子自旋共振波譜法中在g因子為2.003時出現(xiàn)的信號的自旋密度為1×1017spins/cm3或更低。第二柵極絕緣層含有氮且具有比第一柵極絕緣層低的氫濃度。
【專利說明】半導(dǎo)體裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本說明書等所公開的發(fā)明的實施方式涉及一種半導(dǎo)體裝置及該半導(dǎo)體裝置的制 造方法。
[0002] 在本說明書等中，半導(dǎo)體裝置一般是指通過利用半導(dǎo)體特性而能夠發(fā)揮作用的裝 置，并且電光裝置、發(fā)光顯示裝置、半導(dǎo)體電路以及電子設(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)體薄膜形成晶體管的技術(shù)受到關(guān)注。該 晶體管被廣泛地應(yīng)用于如集成電路（1C)或圖像顯示裝置（簡稱為顯示裝置）等的電子設(shè) 備。作為用于可應(yīng)用于晶體管的半導(dǎo)體薄膜的材料，硅類半導(dǎo)體材料被廣泛地周知。作為 其他材料，氧化物半導(dǎo)體受到關(guān)注。
[0004] 例如，已公開了作為氧化物半導(dǎo)體使用氧化鋅或In-Ga-Zn類氧化物半導(dǎo)體來制 造晶體管的技術(shù)（參照專利文獻1及2)。
[參考文獻]
[專利文獻]
[0005] [專利文獻1]日本專利申請公開2007-123861號公報 [專利文獻2]日本專利申請公開2007-96055號公報


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 在考慮到使用氧化物半導(dǎo)體的半導(dǎo)體裝置的批量生產(chǎn)時的開發(fā)成本及速度時，優(yōu) 選的是利用現(xiàn)在實用的量產(chǎn)技術(shù)，亦即，用于如非晶硅或多晶硅等硅類半導(dǎo)體材料的晶體 管結(jié)構(gòu)、工藝條件或生產(chǎn)裝置等。
[0007] 然而，氧化物半導(dǎo)體的載流子產(chǎn)生機理與硅類半導(dǎo)體材料的載流子產(chǎn)生機理大不 相同。該氧化物半導(dǎo)體的物性極大地影響到晶體管的特性或可靠性。
[0008] 尤其是，當將用于硅類半導(dǎo)體材料的柵極絕緣層用于氧化物半導(dǎo)體時，該柵極絕 緣層與該氧化物半導(dǎo)體之間的界面特性不夠好。因此，需要開發(fā)適于用在包括氧化物半導(dǎo) 體的半導(dǎo)體裝置中的柵極絕緣層。
[0009] 對于包括使用如非晶硅或多晶硅等硅類半導(dǎo)體材料形成的晶體管的半導(dǎo)體裝置， 可以使用第八代（2160mm寬X 2460mm長）或更高代的玻璃襯底。因此，該半導(dǎo)體裝置具有 生產(chǎn)性高及成本低的優(yōu)點。然而，在使用玻璃襯底的情況下，由于玻璃襯底的高絕緣性及大 面積，發(fā)生靜電放電（ESD:Electrostatic Discharge)損傷的問題。該問題是在使用氧化 物半導(dǎo)體材料的情況下也不可避免地要考慮的問題。
[0010]鑒于上述問題，本發(fā)明的一個方式的目的是提供一種電特性穩(wěn)定且可靠性高的半 導(dǎo)體裝置，而不大改變現(xiàn)在實用的量產(chǎn)技術(shù)中的晶體管結(jié)構(gòu)、工藝條件和生產(chǎn)裝置等。
[0011] 本發(fā)明的一個方式的其他目的是提供一種能夠防止由靜電放電損傷引起的產(chǎn)率 下降的半導(dǎo)體裝置。
[0012]所公開的本發(fā)明的一個方式是一種半導(dǎo)體裝置，該半導(dǎo)體裝置作為柵電極層與氧 化物半導(dǎo)體層之間的柵極絕緣層包括從柵電極層一側(cè)依次層疊有缺陷少且含有氮的娃膜 與氫濃度低且含有氮的硅膜的結(jié)構(gòu)。更具體地說，例如可以采用以下結(jié)構(gòu)。
[0013]本發(fā)明的一個方式是一種半導(dǎo)體裝置，該半導(dǎo)體裝置包括柵電極層、柵電極層上 的第一柵極絕緣層、位于第一柵極絕緣層上且具有比第一柵極絕緣層小的厚度的第二柵極 絕緣層、第二柵極絕緣層上的氧化物半導(dǎo)體層、以及與氧化物半導(dǎo)體層電連接的源電極層 和漏電極層。該第一柵極絕緣層包括對應(yīng)于在電子自旋共振波譜法中在g因子為2. 003時 出現(xiàn)的信號的自旋密度為lX1017spins/cm3或更低的含有氮的硅膜。該第二柵極絕緣層包 括具有比第一柵極絕緣層低的氫濃度的含有氮的硅膜。
[0014]本發(fā)明的另一個方式是一種半導(dǎo)體裝置，該半導(dǎo)體裝置包括柵電極層、柵電極層 上的第一柵極絕緣層、位于第一柵極絕緣層上且具有比第一柵極絕緣層大的厚度的第二柵 極絕緣層、位于第二柵極絕緣層上且具有比第二柵極絕緣層小的厚度的第三柵極絕緣層、 第三柵極絕緣層上的氧化物半導(dǎo)體層、以及與氧化物半導(dǎo)體層電連接的源電極層和漏電極 層。該第二柵極絕緣層包括對應(yīng)于在電子自旋共振波譜法中在g因子為2. 003時出現(xiàn)的信 號的自旋密度為lX1017SpinS/cm3或更低的含有氮的硅膜。該第一柵極絕緣層及第三柵極 絕緣層都包括具有比第二柵極絕緣層低的氫濃度的含有氮的硅膜。另外，柵電極層優(yōu)選含 有銅。
[0015] 在上述各半導(dǎo)體裝置中，氧化物半導(dǎo)體層也可以具有構(gòu)成元素相同但組成不同的 第一氧化物半導(dǎo)體層和第二氧化物半導(dǎo)體層的疊層結(jié)構(gòu)。
[0016] 優(yōu)選的是，上述各半導(dǎo)體裝置還包括覆蓋源電極層及漏電極層且與氧化物半導(dǎo)體 層部分接觸的第一絕緣層以及第一絕緣層上的第二絕緣層，并且，該第一絕緣層包括具有 比第二絕緣層低的氫濃度的含有氮的硅膜，并且，該第二絕緣層包括對應(yīng)于在電子自旋共 振波譜法中在g因子為2. 003時出現(xiàn)的信號的自旋密度為1 X l〇17sPins/cm3或更低的含有 氮的硅膜。
[0017] 根據(jù)本發(fā)明的一個方式提供的半導(dǎo)體裝置是通過與現(xiàn)在實用的量產(chǎn)技術(shù)相差不 多的制造方法而制造的，且具有穩(wěn)定的電特性和高可靠性。
[0018] 另外，根據(jù)本發(fā)明的一個方式，可以提供能夠防止由靜電放電損傷引起的產(chǎn)率下 降的半導(dǎo)體裝置。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019] 圖1A至1C是示出半導(dǎo)體裝置的一個方式的平面圖及截面圖。 圖2A至2D示出半導(dǎo)體裝置的制造工序的例子。 圖3A至3D都是示出半導(dǎo)體裝置的一個方式的截面圖。 圖4A至4C都說明半導(dǎo)體裝置的一個方式。 圖5A和5B說明半導(dǎo)體裝置的一個方式。 圖6A和6B都說明半導(dǎo)體裝置的一個方式。 圖7A和7B說明半導(dǎo)體裝置的一個方式。 圖8A至8C示出電子設(shè)備。 圖9A至9C示出電子設(shè)備： 圖10A和10B示出ESR測試的結(jié)果。 圖11A和11B示出TDS測試的結(jié)果。 圖12示出氮化硅膜的膜質(zhì)的評估結(jié)果。 圖13A和13B是氮化硅膜的截面照片。 圖14A至14D示出SMS測試的評估結(jié)果。 圖15示出柵極絕緣層的耐受電壓的評估結(jié)果。

【具體實施方式】
[0020] 以下參照附圖詳細地說明本發(fā)明的實施方式。注意，本發(fā)明不局限于以下說明，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，就是本發(fā)明的方式及詳細內(nèi)容可 以被變換為各種各樣的形式。因此,本發(fā)明不應(yīng)被看作僅限定于以下實施方式的描述內(nèi)容。
[0021] 另外，在以下說明的本發(fā)明的結(jié)構(gòu)中，在不同附圖中使用同一符號表示同一部分 或具有同樣功能的部分，并不重復(fù)說明這些部分。有時相同的陰影線表示具有相同功能的 部分并不特別附加附圖標記。
[0022] 另外，在本說明書所說明的每個附圖中，每個要素的大小、膜的厚度或區(qū)域為了清 晰可以被夸大。因此，本發(fā)明的實施方式不一定局限于這種尺度。
[0023] 另外，在本說明書等中如"第一"和"第二"等序數(shù)詞為方便而使用，并不表示工序 順序或疊層順序。另外，在本說明書等中的序數(shù)詞不表示限定本發(fā)明的特定名稱。
[0024] 實施方式1 在本實施方式中，參照圖1A至1C、圖2A至2D以及圖3A至3D說明半導(dǎo)體裝置及該半 導(dǎo)體裝置的制造方法的一個方式。在本實施方式中，作為半導(dǎo)體裝置的一個例子，說明包含 氧化物半導(dǎo)體層的底柵型晶體管。
[0025]圖1A至1C示出晶體管300的結(jié)構(gòu)例子。圖1A是晶體管300的平面圖，圖1B是 沿著圖1A中的虛線)(1-Y1的截面圖，圖1C是沿著圖1A中的虛線VI-W1的截面圖。
[0026]晶體管300包括具有絕緣表面的襯底400上的柵電極層402、柵電極層402上的柵 極絕緣層404、處于柵極絕緣層404上且與柵極絕緣層404接觸且與柵電極層402重疊的氧 化物半導(dǎo)體層408、以及與氧化物半導(dǎo)體層408電連接的源電極層410a及漏電極層410b。 [00 27]在晶體管300中，柵極絕緣層404包括與柵電極層402接觸的柵極絕緣層404a以 及柵極絕緣層404a上的柵極絕緣層404b。
[0028]作為柵極絕緣層404a及柵極絕緣層404b,使用含有氮的硅膜。含有氮的硅膜具有 高于氧化硅膜的相對介電常數(shù)，為了得到相同的電容量需要更大的厚度。由此，可以增大柵 極絕緣層的物理厚度。這可以減小晶體管300的耐受電壓的下降并可以提高耐受電壓，由 此，減少對半導(dǎo)體裝置的靜電放電損傷。
[0029]含有氮的硅膜的例子包括氮化硅膜、氮氧化硅膜、氧氮化硅膜等。由于氮含量較多 的材料具有越高的相對介電常數(shù)，所以優(yōu)選使用氮化硅膜。氧化硅的能隙是8ev，另一方面， 氮化硅的能隙低，為5. 5eV，相應(yīng)地具有低電阻性。因此，通過使用氮化硅膜可以提高耐ESD 性能。另外，在通過CVD法形成氮化硅膜的情況下，不需要使用在通過CVD法形成氮氧化硅 膜等含有氧及氮的硅膜時使用的作為溫室效應(yīng)氣體的N 20氣體。注意，在本說明書中，"氧 氮化硅膜"是指含有比氮多的氧的膜，"氮氧化硅膜"是指含有比氧多的氮的膜。
[0030] 在本實施方式中，作為柵極絕緣層404a及柵極絕緣層404b，使用含有氮的硅膜。
[0031] 柵極絕緣層404a具有比柵極絕緣層404b大的厚度，使用缺陷少的氮化硅膜。例 如，柵極絕緣層404a的厚度大于或等于300nm且小于或等于400nm。另外，應(yīng)用與在電子自 旋共振（ESR:electron spin resonance)波譜法中在Nc中心（g因子為2. 003)處出現(xiàn)的 信號相對應(yīng)的自旋密度為1 X l〇17spins/cm3或更低，優(yōu)選為5 X 1016spins/cm3或更低的氮 化硅膜。當設(shè)置上述那樣的厚度大（例如，300nm或更大）且缺陷少的氮化硅膜時，例如，柵 極絕緣層404a的耐受電壓可以為300V或更大。
[0032]由于柵極絕緣層404b與氧化物半導(dǎo)體層408接觸，所以柵極絕緣層404b應(yīng)包括 包含在其中的氫濃度低的氮化硅膜。柵極絕緣層404b的氫濃度應(yīng)至少低于柵極絕緣層 404a的氫濃度。例如，在通過等離子體CVD法形成柵極絕緣層404a及柵極絕緣層404b的 情況下，通過降低包含在供應(yīng)氣體中的氫濃度，可以使柵極絕緣層404b的氫濃度低于柵極 絕緣層404a。具體而言，在形成氮化硅膜來作為柵極絕緣層404a及柵極絕緣層404b的情 況下，以低于用來形成柵極絕緣層404a的供應(yīng)氣體中的氨流量，或者不使用氨，可以形成 柵極絕緣層404b。
[0033] 柵極絕緣層404b的厚度大于或等于25nm且小于或等于150nm。由于設(shè)置有氫濃 度低的氮化硅膜作為柵極絕緣層404b,可以抑制氫或氫化合物（例如，水）混入氧化物半 導(dǎo)體層408。在氧化物半導(dǎo)體中的氫引起載流子的生成，并且使晶體管的閾值電壓向負方 向轉(zhuǎn)移（shift)。因此，當設(shè)置氫濃度低的氮化硅膜作為柵極絕緣層404b時，可以使晶體 管的電特性穩(wěn)定。另外，當設(shè)置氫濃度低的氮化硅膜作為柵極絕緣層404b時，柵極絕緣層 404b還被用作防止柵極絕緣層404a所含有的如氧或氫化合物等雜質(zhì)擴散到氧化物半導(dǎo)體 層408中的阻擋膜。
[0034] 另外，在本實施方式中的柵極絕緣層404a及柵極絕緣層404b都是氮化硅膜，根據(jù) 材料或成膜條件這些柵極絕緣層之間的界面有可能不明確。因此，在圖1B和1C中，示意性 地用虛線示出柵極絕緣層404a與柵極絕緣層404b之間的界面。這在其他的附圖中也是同 樣的。
[0035] 以下說明氧化物半導(dǎo)體層的結(jié)構(gòu)。
[0036]氧化物半導(dǎo)體層大致分為單晶氧化物半導(dǎo)體層和非單晶氧化物半導(dǎo)體層。非單 晶氧化物半導(dǎo)體層包括非晶氧化物半導(dǎo)體層、微晶氧化物半導(dǎo)體層、多晶氧化物半導(dǎo)體層 及 c 軸取向的結(jié)晶執(zhí)化物+導(dǎo)體（C_Axis Aligned Crystalline Oxide Semiconductor: CAAC-OS)膜等。
[0037] 非晶氧化物半導(dǎo)體層具有無序的原子排列并且沒有結(jié)晶成分。其典型例子是即便 在微觀區(qū)域也不存在結(jié)晶部且層的整體為非晶的氧化物半導(dǎo)體層。
[0038] 微晶氧化物半導(dǎo)體層例如包括大于或等于lnm且小于l〇nm的尺寸的微晶（也稱 為納米晶體）。因此，微晶氧化物半導(dǎo)體層具有比非晶氧化物半導(dǎo)體層高的原子排列序度。 因此，微晶氧化物半導(dǎo)體層的缺陷態(tài)密度低于非晶氧化物半導(dǎo)體層的缺陷態(tài)密度。
[0039] CAAC-0S膜是包含多個結(jié)晶部的氧化物半導(dǎo)體層之一，大部分的結(jié)晶部能夠容納 在單邊小于l〇〇nm的立方體內(nèi)。因此，有時包括在CAAC-0S膜中的結(jié)晶部能夠容納在單邊 小于10nm、小于5nm或小于3nm的立方體內(nèi)。CMC-0S膜的缺陷態(tài)密度低于微晶氧化物半 導(dǎo)體層的缺陷態(tài)密度。以下詳細說明CMC-0S膜。
[0040] 在 CMC-0S 膜的透射電子顯微鏡（TEM transmission Electron Microscope)圖 像中，不能明確地觀察到晶界（grain boundary)。因此，在CAAC-OS I旲中，不容易廣生起因 于晶界的電子遷移率的降低。
[0041] 根據(jù)在大致平行于樣品面的方向上觀察到的CAAC-0S膜的--Μ圖像（截面TEM圖 像），在結(jié)晶部中金屬原子排列為層狀。各金屬原子層具有反映形成 CAAC-0S膜的表面（以 下，將該形成CMC-0S膜的表面稱為形成表面）或CMC-0S膜的頂面的形態(tài)，并被排列為平 行于CAAC-0S膜的形成表面或頂面。
[0042] 在本說明書中，"平行"是指兩條直線形成的角度在大于或等于-1〇°且小于或等 于10。以下的范圍內(nèi)，因此也包括大于或等于-5°且小于或等于 5°的情況。另外，"垂直" 是指兩條直線形成的角度在大于或等于80°且小于或等于100°的范圍內(nèi)，因此也包括大 于或等于85。且小于或等于95°的情況。
[0043] 另一方面，根據(jù)在大致垂直于樣品面的方向上觀察到的CAAC-0S膜的ΤΕ?Μ圖像 (平面ΤΕΜ圖像），在結(jié)晶部中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 部之間沒有金屬原子的排列的有序性。
[0044] 從截面ΤΕΜ圖像及平面ΤΕΜ圖像的結(jié)果，在CAAC-0S膜的結(jié)晶部中觀察到取向性。
[0045] 使用X射線衍射（XRD:X-Ray Diffraction)裝置對CAAC-0S膜進行結(jié)構(gòu)分析。例 如，當通過〇ut-〇f-plane法分析包括InGaZn0 4結(jié)晶的CAAC-0S膜時，在衍射角度（2 Θ )為 31。附近時頻繁出現(xiàn)峰值。由于該峰值歸屬于InGaZn04結(jié)晶的（009)面，這顯示CAAC-0S 膜的結(jié)晶具有c軸取向性，并且該c軸在大致垂直于CAAC-0S膜的形成表面或頂面的方向 上取向。
[0046] 另一方面，當通過在大致垂直于c軸的方向上X線入射到樣品的in-plane法分析 CMC-0S膜時，在2 Θ為56°附近時頻繁出現(xiàn)峰值。該峰值歸屬于InGaZn04結(jié)晶的（110) 面。在此，在2 Θ固定為56°附近以樣品表面的法線向量為軸（φ軸）旋轉(zhuǎn)樣品的狀態(tài)下 進行分析（9掃描）。在樣品是InGaZn04的單晶氧化物半導(dǎo)體層的情況下，呈現(xiàn)六個峰值。 該六個峰值歸屬于等價于（110)面的結(jié)晶面。另一方面，在CAAC-0S膜的情況下，即使2 Θ 固定為56°附近而進行φ掃描也不能觀察到明確的峰值。
[0047] 根據(jù)上述結(jié)果，在具有c軸取向的CAAC-0S膜中，雖然a軸及b軸的方向在結(jié)晶部 之間不同，但是c軸在平行于形成表面的法線向量或頂面的法線向量的方向上取向。因此， 在截面TEM圖像中觀察到的排列為層狀的各金屬原子層相當于平行于結(jié)晶的a-b面的平 面。
[0048] 注意，上述結(jié)晶部在沉積CAAC-0S膜的同時形成或者通過進行如加熱處理等晶化 處理而形成。如上所述，結(jié)晶的c軸在平行于形成表面的法線向量或頂面的法線向量的方 向上取向。由此，例如，在通過蝕刻等改變CAAC-0S膜的形狀的情況下，有時結(jié)晶的 c軸未 必平行于CMC-0S膜的形成表面的法線向量或頂面的法線向量。
[0049] 此外，CMC-0S膜中的結(jié)晶度未必均勻。例如，在有助于CAAC-0S膜的形成的結(jié)晶 生長從膜的頂面近旁產(chǎn)生的情況下，有時頂面附近的區(qū)域的結(jié)晶度高于形成表面附近的結(jié) 晶度。另外，當對CAAC-0S膜添加雜質(zhì)時，被添加有雜質(zhì)的區(qū)域的結(jié)晶度變化，CAAC-0S膜 的結(jié)晶度根據(jù)區(qū)域的不同而變化。
[0050] 注意，當通過〇ut-〇f-plane法分析具有InGaZn04結(jié)晶的CMC-0S膜時，除了在 31°附近觀察到2 Θ峰值之外，還可能在36°附近觀察到2 Θ峰值。36°附近的2 Θ峰值 表示不具有c軸取向性的結(jié)晶包括在CAAC-0S膜的一部分中。優(yōu)選的是，在CAAC-0S膜中， 在31。附近出現(xiàn)2 Θ峰值且在36°附近不出現(xiàn)2 Θ峰值。
[0051] 在本說明書中，二方和麥方晶系包括在六方晶系中。
[0052] 在使用CAAC-0S膜的晶體管中，由照射可見光或紫外光引起的電特性的變動小。 因此，該晶體管具有高可靠性。
[0053] 注意，氧化物半導(dǎo)體層408例如可以為非晶氧化物半導(dǎo)體層、微晶氧化物半導(dǎo)體 層和CAAC-0S膜中的任何一個結(jié)構(gòu)，也可以包括這些結(jié)構(gòu)中的兩種或更多種，或者，也可以 為包含這些結(jié)構(gòu)中的兩種或更多種的疊層膜。
[0054] 例如，CAAC-0S膜通過濺射法使用多晶氧化物半導(dǎo)體濺射靶材而形成。當離子碰 撞到該濺射靶材時，包含在濺射靶材中的結(jié)晶區(qū)域可沿著a_b面從靶材劈開；換言之，具有 平行于a-b面的面的濺射粒子（平板狀的濺射粒子或顆粒狀的濺射粒子）可以從濺射靶材 剝離。此時，該平板狀的濺射粒子在保持結(jié)晶狀態(tài)的同時到達襯底，因此可以形成CAAC-0S 膜。
[0055] 為了形成CMC-0S膜，優(yōu)選使用如下條件。
[0056] 通過減少在沉積時混入到CMC-0S膜中的雜質(zhì)量，可以防止結(jié)晶狀態(tài)被雜質(zhì)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， 也可以降低沉積氣體中的雜質(zhì)濃度。具體而言，使用露點為-80?或更低、優(yōu)選-100°C或更 低的沉積氣體。
[0057] 通過增高沉積期間的襯底加熱溫度，在濺射粒子附著于襯底表面之后容易發(fā)生濺 射粒子的遷移（migration)。具體而言，沉積期間的襯底加熱溫度高于或等于100°C且低于 或等于740°C，優(yōu)選為高于或等于200°C且低于或等于500°C。通過增高沉積期間的襯底加 熱溫度，當平板狀的濺射粒子到達襯底時，在襯底表面發(fā)生遷移，因此該平板狀的濺射粒子 的平坦面附著于襯底。
[0058] 另外，優(yōu)選的是，提高沉積氣體中的氧比例并對電力進行最優(yōu)化，以減輕沉積時的 等離子體損傷。沉積氣體中的氧比例為30vol. %或更高，優(yōu)選為100vol. %。
[0059] 作為溉射靶材的例子，以下說明In-Ga-Zn-Ο化合物靶材。
[0060] 多晶的In-Ga-Zn-0化合物靶材通過以規(guī)定的比例混合InOx粉末、GaO Y粉末及ZnOz 粉末，施加壓力，并在高于或等于1000°C且低于或等于1500°C的溫度下進行加熱處理來形 成。注意，X、Y及Z是任意正數(shù)。在此，Ιη0 χ粉末和Ga0Y粉末及Ζη0ζ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。粉末的種類及混合粉末時的摩爾數(shù) 比可以根據(jù)所希望的濺射靶材適當?shù)貨Q定。
[0061] 作為其他的構(gòu)成要素，晶體管300也可以包括覆蓋源電極層410a及漏電極層410b 且與氧化物半導(dǎo)體層408接觸的絕緣層414。
[0062] 作為絕緣層414,可以使用氧化硅膜、氧化鎵膜、氧化鋁膜、氮化硅膜、氧氮化硅膜、 氧氮化鋁膜或氮氧化硅膜等。注意，絕緣層414優(yōu)選包括含有氮的硅膜，更優(yōu)選為氮化硅 膜，因為能夠進一步減少制造工序中或制造工序之后的對半導(dǎo)體裝置的靜電放電損傷。 [0063] 以下，參照圖2A至2D說明晶體管300的制造方法的例子。
[0064]首先，在具有絕緣表面的襯底400上形成柵電極層402。
[0065]雖然對可用作具有絕緣表面的襯底400的襯底沒有特別的限制，但是襯底400需 要至少具有足夠承受在后面進行的加熱處理的耐熱性。例如，可以使用硼硅酸鋇玻璃和硼 硅酸鋁玻璃等玻璃襯底、陶瓷襯底、石英襯底、藍寶石襯底等。另外，也可以使用由硅或碳 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、 s〇I 襯底等作為襯底400。另外，也可以使用在這些襯底上設(shè)置有半導(dǎo)體元件的襯底作為襯底 400。
[0066]柵電極層402可以使用如鉬、鈦、鉭、鎢、鋁、銅、鉻、釹、或鈧等金屬材料或包含任 意這些金屬材料作為主要成分的合金材料形成。此外，可以使用以摻雜有磷等雜質(zhì)元素的 多晶硅膜為代表的半導(dǎo)體膜、或鎳硅化物膜等硅化物膜作為柵電極層402。柵電極層402可 以具有單層結(jié)構(gòu)或疊層結(jié)構(gòu)。柵電極層402也可以具有例如錐角為大于或等于30。且小于 或等于 7〇°的錐形形狀。在此，錐角是指具有錐形形狀的層的側(cè)面與該層的底面之間形成 的角度。
[0067]柵電極層402的材料也可以是導(dǎo)電材料諸如氧化銦-氧化錫、含有氧化鎢的氧化 銦、含有氧化鎢的氧化銦鋅、含有氧化鈦的氧化銦、含有氧化鈦的氧化銦錫、氧化銦-氧化 鋅、添加有氧化硅的氧化銦錫。
[0068] 或者，柵電極層402的材料也可以是含有氮的In-Ga-Zn類氧化物、含有氮的In-Sn 類氧化物、含有氮的In-Ga類氧化物、含有氮的In-Zn類氧化物、含有氮的Sn類氧化物、含 有氮的In類氧化物、或金屬氮化物（例如，氮化銦、氮化鋅、氮化鉭、或氮化鎢）。上述材料 都具有5eV或更高的功函數(shù)，由此當使用上述材料作為柵電極層402時可以使晶體管的閾 值電壓為正值。由此，可以提供常閉狀態(tài)（normally off)開關(guān)晶體管。
[0069] 接著，形成包含柵極絕緣層404a及柵極絕緣層404b的柵極絕緣層404以覆蓋柵 電極層4〇2(參照圖2A)?？梢允褂煤械墓枘ぷ鳛闁艠O絕緣層404。在本實施方式中， 柵極絕緣層404通過層疊包括氮化硅膜的柵極絕緣層404a與包括氮化硅膜的柵極絕緣層 404b而形成。從減少面內(nèi)改變、微粒的混入以及成膜時間（周期）的觀點來看，有效的是， 使用CVD法形成柵極絕緣層404。在大尺寸襯底上形成膜時CVD法也是有效的。
[0070] 在本實施方式中，通過等離子體CVD法連續(xù)地形成柵極絕緣層404a及柵極絕緣層 404b。首先，使用硅烷（SiH 4)、氮（N2)及氨（NH3)的混合氣體作為供應(yīng)氣體，形成氮化硅膜 作為柵極絕緣層404a，然后，將供應(yīng)氣體轉(zhuǎn)換為硅烷（SiH 4)與氮（N2)的混合氣體，形成氮 化硅膜作為柵極絕緣層404b。
[0071] 通過等離子體CVD法使用娃焼（SiH4)、氮（N2)及氨（NH 3)的混合氣體作為供應(yīng)氣 體而形成的氮化硅膜中的缺陷少于使用硅烷（SiH4)與氮（N 2)的混合氣體作為供應(yīng)氣體而 形成的氮化硅膜。因此，柵極絕緣層404a的缺陷至少少于柵極絕緣層404b，且可以具有 1 X 1017spins/cm3或更低，優(yōu)選為5X 1016spins/cm3或更低的自旋密度，該自旋密度對應(yīng)于 在電子自旋共振（ESR)波譜中在Nc中心（g因子為2. 0〇3)時出現(xiàn)的信號。使用含有氨的混 合氣體而形成的氮化硅膜可實現(xiàn)高于使用硅烷與氮的混合氣體作為供應(yīng)氣體而形成的膜 的覆蓋性。因此，有效的是，設(shè)置使用上述混合氣體而形成的氮化硅膜作為與柵電極層402 接觸的柵極絕緣層。當缺陷少的柵極絕緣層404a被形成為具有大于或等于 3〇〇nm且小于 或等于400nm的厚度時，柵極絕緣層404的耐受電壓可以為3〇〇V或更高。
[0072]另外，使用不含有氨的原料氣體形成的柵極絕緣層404b具有比柵極絕緣層404a 低的氫濃度。當這種膜被設(shè)置為與氧化物半導(dǎo)體層408接觸時，可以減少氫從柵極絕緣層 404b混入氧化物半導(dǎo)體層4〇8。柵極絕緣層404b還用作減少柵極絕緣層404a所含有的氫 或氫化合物混入氧化物半導(dǎo)體層408的阻擋膜。
[0073]當將厚度大且缺陷少的柵極絕緣層404a與氫濃度低的柵極絕緣層404b層疊而作 為柵極絕緣層404時，可以在得到良好的耐受電壓的同時減少如氫等雜質(zhì)擴散到氧化物半 導(dǎo)體層40S中。由此，可以減少包含該柵極絕緣層404的晶體管的靜電放電損傷，并且可以 使該晶體管的電特性穩(wěn)定。
[0074] 接著，氧化物半導(dǎo)體層形成在柵極絕緣層404b上并通過蝕刻處理加工為島狀，來 形成氧化物半導(dǎo)體層408(參照圖2B)。
[0075] 氧化物半導(dǎo)體層408可以具有非晶結(jié)構(gòu)或結(jié)晶結(jié)構(gòu)。在所形成的氧化物半導(dǎo)體層 具有非晶結(jié)構(gòu)的情況下，可以在后面的制造工序中對該氧化物半導(dǎo)體層進行加熱處理，使 得氧化物半導(dǎo)體層408具有結(jié)晶結(jié)構(gòu)。用來使該非晶氧化物半導(dǎo)體層結(jié)晶化的加熱處理 在高于或等于250°C且低于或等于700°C，優(yōu)選為高于或等于400°C，更優(yōu)選為高于或等于 500?，進一步優(yōu)選為高于或等于550°C的溫度下進行。另外，該加熱處理也可以用作制造工 序中的其他加熱處理。
[0076] 氧化物半導(dǎo)體層408可以適當?shù)赝ㄟ^濺射法、分子束外延（Molecular Beam Epitaxy :MBE)法、CVD 法、脈沖激光沉積法、原子層沉積（Atomic Layer Deposition :ALD) 法等。
[0077] 在氧化物半導(dǎo)體層408的形成中，優(yōu)選盡可能地降低所包含的氫濃度。為了降低 氫濃度，例如，在通過濺射法形成氧化物半導(dǎo)體層的情況下，適當?shù)厥褂茫喝鐨?、水、羥基以 及氫化物等雜質(zhì)被去除的高純度稀有氣體（典型地為氬）、高純度氧、或稀有氣體和氧的高 純度混合氣體，作為供應(yīng)給濺射裝置的成膜室內(nèi)的氣氛氣體。
[0078] 通過在去除殘留在成膜室內(nèi)的水分的同時將去除了氫及水分的濺射氣體引入成 膜室內(nèi)的方式來形成氧化物半導(dǎo)體層，由此，可以降低該氧化物半導(dǎo)體層中的氫濃度。為了 去除殘留在成膜室內(nèi)的水分，優(yōu)選使用吸附型真空泵，例如低溫泵、離子泵或鈦升華泵。此 外也可以使用設(shè)置有冷阱的渦輪分子栗。當使用對氫分子、如水（H 20)等包含氫原子的化 合物（優(yōu)選的是，還對包含碳原子的化合物）等的排出能力很高的低溫栗來對成膜室進行 排氣時，可以降低在該成膜室中形成的膜所包含的雜質(zhì)濃度。
[0079]另外，優(yōu)選的是，以不暴露于大氣的方式連續(xù)地形成柵極絕緣層404和氧化物半 導(dǎo)體層。通過以不暴露于大氣的方式連續(xù)地形成柵極絕緣層404和氧化物半導(dǎo)體層，可以 防止氫或氫化合物（例如，水）附著于氧化物半導(dǎo)體層的表面。因此，可以減少雜質(zhì)的混入。
[0080] 當通過濺射法形成氧化物半導(dǎo)體層時，用于成膜的金屬氧化物靶材的相對密度 (填充因子）高于或等于90%且低于或等于100%，優(yōu)選為高于或等于 95%且低于或等于 99. 9%。通過使用相對密度高的金屬氧化物靶材，可以形成致密的氧化物膜。
[0081] 另外，為了降低氧化物半導(dǎo)體層的雜質(zhì)濃度，也有效的是，在襯底400保持為高溫 的同時形成該氧化物半導(dǎo)體層。加熱襯底400的溫度也可以高于或等于150°C且低于或等 于450°C ;該襯底溫度優(yōu)選高于或等于200°C且低于或等于350°C。通過在形成過程中以高 溫加熱襯底可以形成結(jié)晶氧化物半導(dǎo)體層。
[0082] 在采用CAAC-0S膜作為氧化物半導(dǎo)體層408的情況下，該CAAC-0S膜通過如下方 法而得到。一個方法是在高于或等于200°C且低于或等于450°C的成膜溫度下形成氧化物 半導(dǎo)體層，由此實現(xiàn)大致垂直于表面的c軸取向。另一方法是形成薄氧化物半導(dǎo)體層，然后 對該層進行高于或等于200°C且低于或等于 7〇〇°C的加熱處理，由此實現(xiàn)大致垂直于表面 的c軸取向。其他方法是形成第一薄氧化物半導(dǎo)體膜，對該膜進行高于或等于200°C且低于 或等于70(TC的加熱處理，然后形成第二氧化物半導(dǎo)體膜，由此實現(xiàn)大致垂直于表面的 c軸 取向。
[0083] 用于氧化物半導(dǎo)體層408的氧化物半導(dǎo)體至少含有銦（In)。尤其優(yōu)選含有銦 及鋅（Zn)。此外,作為用來減小使用該氧化物半導(dǎo)體的晶體管的電特性的改變的穩(wěn)定劑 (stabilizer)，優(yōu)選的是，還含有鎵（Ga)。優(yōu)選的是，含有選自錫（Sn)、鉿（Hf)、銀（A1)和 鋯（Zr)中的一種或多種材料作為穩(wěn)定劑。
[0084] 作為其它穩(wěn)定劑，也可以含有選自鑭（La)、鈰（Ce)、鐠（Pr)、釹（Nd)、釤（Sm)、銪 (Eu)、釓（Gd)、鋱（Tb)、鏑（Dy)、鈥（Ho)、鉺（Er)、銩（Tm)、鐿（Yb)、镥（Lu)中的一種或多種 鑭系元素。
[0085] 例如，作為氧化物半導(dǎo)體，可以使用氧化銦、氧化錫、氧化鋅、二元金屬氧化物諸如 In-Zn類氧化物、In-Mg類氧化物或In-Ga類氧化物、三元金屬氧化物諸如In-Ga-Zn類氧 化物、In-Al-Zn類氧化物、In-Sn-Zn類氧化物、In-Hf-Zn類氧化物、In-La-Zn類氧化物、 In-Ce-Zn類氧化物、In-Pr-Zn類氧化物、In-Nd-Zn類氧化物、In-Sm-Zn類氧化物、In-Eu-Zn 類氧化物、In-Gd-Zn類氧化物、In-Tb-Zn類氧化物、In-Dy-Zn類氧化物、In-H〇-Zn類氧化 物、In-Er-Zn類氧化物、In-Tm-Zn類氧化物、In-Yb-Zn類氧化物或In-Lu-Zn類氧化物、或 者四元金屬氧化物諸如In-Sn-Ga-Zn類氧化物、In-Hf-Ga-Zn類氧化物、In-Al-Ga-Zn類氧 化物、In-Sn-Al-Zn類氧化物、In-Sn-Hf-Zn類氧化物或In-Hf-Al-Zn類氧化物。
[0086] 例如，"In-Ga-Zn類氧化物"是指含有In、Ga及Zn作為主要成分的氧化物，對in : Ga :Zn的比率沒有限制。此外，也可以含有In、Ga及Zn以外的金屬元素。
[0087] 另外，也可以使用以InMOjZnOUmM)，m不是整數(shù)）表示的材料作為氧化物半 導(dǎo)體。注意，Μ表示選自Ga、Fe、Μη和Co中的一種或多種金屬元素。另外，也可以使用以 In2Sn05(Zn0)n(n>0, η是整數(shù)）表示的材料作為氧化物半導(dǎo)體。
[0088]例如，可以使用其原子數(shù)比為 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 In-Ga-Zn 類氧化物或 與上述原子數(shù)比相似的原子數(shù)比的氧化物?；蛘?，也可以使用其原子數(shù)比為In:Sn:Zn = 1:1:1( = 1/3:1/3:1/3)、In:Sn:Zn = 2:1:3( = 1/3:1/6:1/2)或 In:Sn:Zn = 2:1:5(= 1/4:1/8:5/8)的In-Sn-Zn類氧化物或與上述原子數(shù)比相似的原子數(shù)比的氧化物。
[0089]但是，包括在晶體管中的含有銦的氧化物半導(dǎo)體不局限于上述材料；，也可以根 據(jù)所需要的電特性（例如，場效應(yīng)遷移率、閾值電壓、改變性）而使用具有適當組成的氧化 物半導(dǎo)體作為含有銦的氧化物半導(dǎo)體。為了得到所需要的電特性，優(yōu)選的是，適當?shù)卦O(shè)定載 流子濃度、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、密度等。
[0090] 例如，在包含In-Sn-Zn類氧化物的晶體管中可以較容易獲得高場效應(yīng)遷移率。在 包含In-Ga-Zn類氧化物的晶體管中也可以通過降低體積（bulk)內(nèi)的缺陷密度來提高場效 應(yīng)遷移率。
[0091] 另外，例如，"以In:Ga:Zn = a:b:c(a+b+c = 1)的原子數(shù)比包含In、Ga及Zn的氧 化物的組成與以In:Ga:Zn = A:B:C(A+B+C = 1)的原子數(shù)比包含In、Ga及Zn的氧化物的 組成相似"的表述是指a、b、c滿足如下關(guān)系：(a-A)2+(b-B) 2+(c-C)2 < r2,并且r例如可以 為〇.〇5。其他氧化物也是同樣的。
[0092] 另外，加熱處理優(yōu)選對氧化物半導(dǎo)體層408進行以去除過剩的氫（包括水及羥基） (為進行脫水化或脫氫化）。加熱處理的溫度高于或等于300°C且低于或等于700°C或低于 襯底的應(yīng)變點。加熱處理可以在減壓下或氮氣氛下等進行。通過該加熱處理可以去除賦予 η型導(dǎo)電性的雜質(zhì)的氫。
[0093] 另外，用于脫水化或脫氫化的加熱處理只要是在形成氧化物半導(dǎo)體層之后進行的 加熱處理就可以在晶體管的制造工序中的任何時間進行。用于脫水化或脫氫化的加熱處理 也可以多次進行，還可以被用作其他加熱處理。
[0094] 在加熱處理中，優(yōu)選的是，水、氫等不包含在氮或如氦、氖、氬等稀有氣體中。另外， 引入到加熱處理裝置中的氮或如氦、氖、氬等稀有氣體的純度優(yōu)選設(shè)定為6Ν(99. 9999% ) 或更高，更優(yōu)選為7Ν(99.99999%)或更高（S卩，雜質(zhì)濃度為lppm或更低，優(yōu)選為0. lppm或 更低）。
[0095] 另外，在通過加熱處理對氧化物半導(dǎo)體層408進行加熱之后，在該加熱溫度被維 持或逐漸下降的同時，可以對相同爐內(nèi)引入高純度的氧氣、高純度的一氧化二氮氣體或超 干燥空氣（當使用光腔衰蕩光譜法（Cavity Ring Down laser Spectroscopy :CRDS)用 露點計進行測定時，其水分含量為20ppm(相當于露點-55? )或更低，優(yōu)選為lppm或更 低，更優(yōu)選為lOppb或更低）。優(yōu)選的是，水和氫等不包含在氧氣或一氧化二氮氣體中。引 入到加熱處理裝置中的氧氣或一氧化二氮氣體的純度優(yōu)選高于或等于6N，更優(yōu)選高于或 等于7N(即，氧氣或一氧化二氮氣體中的雜質(zhì)濃度優(yōu)選低于或等于lppm，更優(yōu)選低于或等 于0. lppm)。氧氣或一氧化二氮氣體被用來提供在脫水化或脫氫化處理的雜質(zhì)去除工序 中減少的氧化物半導(dǎo)體的主要構(gòu)成要素的氧，由此氧化物半導(dǎo)體層可以成為被高度純化的 i-型（本征）氧化物半導(dǎo)體層。
[0096] 由于通過脫水化或脫氫化處理氧化物半導(dǎo)體的主要構(gòu)成要素的氧有可能脫尚而 減少，所以氧（包括氧自由基、氧原子和氧離子中的至少一種）也可以引入到經(jīng)過脫水化或 脫氫化處理的氧化物半導(dǎo)體層中來對該層供應(yīng)氧。
[0097]氧引入到經(jīng)過脫水化或脫氫化處理的氧化物半導(dǎo)體層中而供應(yīng)氧，因此，氧化物 半導(dǎo)體層可以被高純度化且被i型（本征）化。包含具有高純度且i型（本征）的氧化物 半導(dǎo)體的晶體管的電特性變動被抑制，該晶體管在電性上穩(wěn)定。
[0098] 在對氧化物半導(dǎo)體層408引入氧的步驟中，氧可以直接引入到氧化物半導(dǎo)體層 408中，或者也可以透過在后面形成的絕緣層而引入到氧化物半導(dǎo)體層408中。作j氧（包 括氧自由基、氧原子和氧離子中的至少一種）的引入方法，可以使用離子注入法、尚子摻雜 法、等離子體浸沒式離子注入法、等離子體處理等。可以將含有氧的氣體用于氧的引入處 理。作為含有氧的氣體，可以使用氧、一氧化二氮、二氧化氮、二氧化碳、一氧化碳等。此外， 稀有氣體也可以包含在用于氧引入處理的含有氧的氣體中。
[0099] 例如，在通過離子注入法對氧化物半導(dǎo)體層408中注入氧離子的情況下，劑量可 以多于或等于1 X 1013i〇ns/cm2且小于或等于5X 1016i〇nS/cm2。
[0100] 對氧化物半導(dǎo)體層408供應(yīng)氧的時間只要在氧化物半導(dǎo)體層的形成之后就不局 限于上述時間。氧的引入步驟也可以多次進行。
[0101] 接著，導(dǎo)電膜形成在氧化物半導(dǎo)體層408上并被加工，來形成源電極層410a及漏 電極層410b (參照圖2C)。
[0102] 源電極層410a及漏電極層410b例如可以使用含有選自Al、Cr、Cu、Ta、Ti、Mo和 W中的元素的金屬膜或包含上述元素作為成分的金屬氮化物膜（氮化鈦膜、氮化鉬膜或氮 化鎢膜）等。另外，也可以在A1膜、Cu膜等金屬膜的下側(cè)和/或上側(cè)形成如Ti、Mo或W等 高熔點金屬的膜或它們的金屬氮化物膜（例如，氮化鈦膜、氮化鉬膜、或氮化鎢膜）。另外， 源電極層410a及漏電極層410b也可以使用導(dǎo)電金屬氧化物形成。作為導(dǎo)電金屬氧化物， 可以使用氧化銦（Ιη 203)、氧化錫（Sn02)、氧化鋅（ZnO)、氧化銦-氧化錫（In20 3-Sn02)、氧化 銦-氧化鋅（Ιη203-Ζη0)或者含有氧化硅的這些金屬氧化物材料。
[0103] 作為源電極層410a及漏電極層410b,可以使用金屬氮化物膜諸如含有氮的 In-Ga-Zn-Ο膜、含有氮的In-Sn-Ο膜、含有氮的In-Ga-Ο膜、含有氮的Ιη-Ζη-0膜、含有氮的 Sn-Ο膜、含有氮的In-Ο膜。這些膜含有與氧化物半導(dǎo)體層408相同的構(gòu)成元素，由此可以 在與氧化物半導(dǎo)體層40S之間形成穩(wěn)定的界面。例如，源電極層410a及漏電極層410b可 以具有從與氧化物半導(dǎo)體層4〇 8接觸的一側(cè)依次層疊有含有氮的In-Ga-Zn-0膜與鎢膜的 疊層結(jié)構(gòu)。
[0104] 然后，形成絕緣層414以覆蓋源電極層410a、漏電極層410b以及露出的氧化物半 導(dǎo)體層408 (參照圖2D)。
[0105] 絕緣層414可以通過等離子體CVD法或濺射法使用氧化硅膜、氧化鎵膜、氧化鋁 膜、氮化硅膜、氧氮化硅膜、氧氮化鋁膜或者氮氧化硅膜等形成。注意，絕緣層414優(yōu)選為包 含含有氮的硅膜的層，更優(yōu)選為氮化硅膜，因為可以進一步降低制造工序中或者制造工序 之后的對半導(dǎo)體裝置的靜電放電損傷。
[0106] 也可以在形成絕緣層414之后進行加熱處理。該加熱處理的溫度優(yōu)選高于或等于 200°C，例如，可以為220°C。
[0107] 通過上述方式，可以形成本實施方式的晶體管300。
[0108] 圖Μ示出晶體管310的結(jié)構(gòu)例子。與圖1A至1C的晶體管300同樣，圖3A所示 的晶體管310包含在具有絕緣表面的襯底400上的柵電極層402、在柵電極層402上的包 含柵極絕緣層404a及柵極絕緣層404b的柵極絕緣層404、在柵極絕緣層404b上且與柵電 極層402重疊的氧化物半導(dǎo)體層408、與氧化物半導(dǎo)體層408電連接的源電極層410a及漏 電極層410b。作為其他構(gòu)成要素，晶體管310還可以包括覆蓋源電極層410a及漏電極層 410b且與氧化物半導(dǎo)體層408接觸的絕緣層414。
[0109] 晶體管310的與晶體管300的不同點在于氧化物半導(dǎo)體層408具有疊層結(jié)構(gòu)。換 言之，在晶體管310中氧化物半導(dǎo)體層408包含與柵極絕緣層404接觸的氧化物半導(dǎo)體層 408a以及與絕緣層414接觸的氧化物半導(dǎo)體層408b。
[0110] 另外，晶體管310中的氧化物半導(dǎo)體層408以外的構(gòu)成要素與晶體管300相同，可 以參照晶體管300的說明。
[0111] 優(yōu)選的是，包含在氧化物半導(dǎo)體層408中的氧化物半導(dǎo)體層408a和氧化物半導(dǎo)體 層408b具有相同構(gòu)成元素的不同組成。在形成含有銦及鎵的氧化物半導(dǎo)體層作為氧化物 半導(dǎo)體層408a和氧化物半導(dǎo)體層408b的情況下，優(yōu)選的是，在靠近柵電極層402的一側(cè) (溝道一側(cè)）的氧化物半導(dǎo)體層408a中銦的含量多于鎵的含量（In>Ga)。另外優(yōu)選的是， 在離柵電極層402遠的一側(cè)（背溝道一側(cè)）的氧化物半導(dǎo)體層408b中銦的含量少于或等 于鎵的含量（In彡Ga)。
[0112] 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)，并且當包含在氧化 物半導(dǎo)體中的銦含量增加時，s軌道的重疊率容易增加。由此，具有In>Ga的組成的氧化物 的迀移率比具有In彡Ga的組成的氧化物的遷移率高。另外，在Ga中，氧空位的形成能量 比In大而不容易產(chǎn)生氧空位；由此，與具有In>Ga的組成的氧化物相比，具有In彡Ga的組 成的氧化物具有更穩(wěn)定的特性。
[0113] 在溝道一側(cè)使用具有In>Ga的組成的氧化物半導(dǎo)體并在背溝道一側(cè)使用具有 In < Ga的組成的氧化物半導(dǎo)體，可以進一步提高晶體管的遷移率及可靠性。例如，氧化物 半導(dǎo)體層408a可以具有In :Ga :Zn = 3 :1 :2的原子數(shù)比，氧化物半導(dǎo)體層408b可以具有 In :Ga :Zn = 1 :1 :1的原子數(shù)比。
[0114] 也可以使用結(jié)晶性不同的氧化物半導(dǎo)體作為氧化物半導(dǎo)體層408a和氧化物半導(dǎo) 體層408b。就是說，氧化物半導(dǎo)體層408a和408b也可以適當?shù)厥褂脝尉а趸锇雽?dǎo)體、多 晶氧化物半導(dǎo)體、納米晶體氧化物半導(dǎo)體、非晶氧化物半導(dǎo)體和CAAC-OS的任意組合而形 成。注意，非晶氧化物半導(dǎo)體容易吸收氫等雜質(zhì)并且容易具有氧空位，由此容易成為η型。 因此，溝道一側(cè)的氧化物半導(dǎo)體層408a優(yōu)選使用如CAAC-OS等結(jié)晶性氧化物半導(dǎo)體形成。
[0115] 當背溝道一側(cè)的氧化物半導(dǎo)體層408b使用非晶氧化物半導(dǎo)體形成時，該氧化物 半導(dǎo)體層408b由于形成源電極層410a及漏電極層410b時的蝕刻處理容易具有氧空位而 容易成為η型。優(yōu)選的是，氧化物半導(dǎo)體層408b使用結(jié)晶性氧化物半導(dǎo)體形成。
[0116] 另外，氧化物半導(dǎo)體層408可以通過濺射法形成，并且通過使用含有銦的濺射靶 材，可以降低成膜時產(chǎn)生的微粒。因此，含有銦的氧化物半導(dǎo)體層408a及含有銦的氧化物 半導(dǎo)體層408b是更優(yōu)選的。
[0117] 另外，氧化物半導(dǎo)體層408b的與絕緣層414接觸的區(qū)域的厚度可以薄于與源電極 層410a及漏電極層410b接觸的區(qū)域的厚度。例如，通過在對成為源電極層410a及漏電 極層410b的導(dǎo)電膜進行加工時部分地進行蝕刻，或者通過在形成源電極層410a及漏電極 層410b之后對氧化物半導(dǎo)體層408b的露出的區(qū)域進行蝕刻處理，可以形成厚度薄的區(qū)域。 通過減少用作晶體管310的溝道形成區(qū)的區(qū)域的厚度，可以使與源電極層410a及漏電極層 410b接觸的區(qū)域的電阻小于溝道形成區(qū)的電阻。因此，可以降低與源電極層410a及漏電極 層410b之間的接觸電阻。
[0118] 圖3B示出晶體管320的結(jié)構(gòu)例子。與圖1A至圖1C中的晶體管300同樣，圖3B 所示的晶體管320包括在具有絕緣表面的襯底400上的柵電極層402、在柵電極層402上的 包含柵極絕緣層404a及柵極絕緣層404b的柵極絕緣層404、在柵極絕緣層404b上且與柵 電極層402重疊的氧化物半導(dǎo)體層408、與氧化物半導(dǎo)體層408電連接的源電極層410a及 漏電極層410b、以及覆蓋源電極層410a及漏電極層410b且與氧化物半導(dǎo)體層408接觸的 絕緣層414。
[01191 晶體管320的與晶體管300的不同之處在于絕緣層414包含與氧化物半導(dǎo)體層 408的一部分接觸的絕緣層414a以及在絕緣層414a上且與該絕緣層414a接觸的絕緣層 414b。
[0120] 絕緣層414a可以與柵極絕緣層404b相似。絕緣層414a可以減少氫或氫化合物 混入氧化物半導(dǎo)體層408 ;因此，可以進一步使晶體管的電特性穩(wěn)定。
[0121] 絕緣層414b可以與柵極絕緣層404a相似。絕緣層414b可以減小制造工序中或 者制造之后的對半導(dǎo)體裝置的靜電放電損傷。
[0122]另外，晶體管320的其他構(gòu)成要素可以與晶體管300相似，可以參照晶體管300的 說明。
[0123]圖3C示出晶體管330的結(jié)構(gòu)例子。與圖1A至1C中的晶體管300同樣，圖3C所 示的晶體管330包括在具有絕緣表面的襯底400上的柵電極層402、柵電極層402上的柵極 絕緣層404、與柵極絕緣層404接觸且與柵電極層4〇 2重疊的氧化物半導(dǎo)體層408、以及與 氧化物半導(dǎo)體層408電連接的源電極層410a及漏電極層410b。作為其他構(gòu)成要素，晶體管 3 3〇也可以包括覆蓋源電極層410a及漏電極層410b且與氧化物半導(dǎo)體層408接觸的絕緣 層 414。
[0124]晶體管330的與晶體管300的不同之處在于柵極絕緣層404包含與柵電極層402 接觸的柵極絕緣層404c、與柵極絕緣層404c接觸的柵極絕緣層404a、以及柵極絕緣層404a 上的柵極絕緣層404b。晶體管330中的柵極絕緣層404以外的構(gòu)成要素與晶體管300相 似，可以參照晶體管300的說明。
[0125]在本實施方式中，氮化硅膜被用作柵極絕緣層404c、柵極絕緣層404a及柵極絕緣 層404b，各柵極絕緣層通過等離子體CVD法連續(xù)地形成。具體而言，通過供應(yīng)硅烷（SiH4) 與氮（N2)的混合氣體作為供應(yīng)氣體，形成氮化硅膜作為柵極絕緣層4〇4c。然后，將供應(yīng)氣 體轉(zhuǎn)換為硅烷（SiH 4)、氮（N2)及氨（NH3)的混合氣體來形成氮化硅膜作為柵極絕緣層404a。 然后，將供應(yīng)氣體轉(zhuǎn)換為硅烷（SiH4)與氮（N2)的混合氣體來形成氮化硅膜作為柵極絕緣層 404b。
[0126]至少與通過供應(yīng)硅烷（SiH4)、氮（N2)及氨（NH 3)的混合氣體來形成的柵極絕緣層 404a相比，通過供應(yīng)硅烷（SiH4)與氮（N2)的混合氣體來形成的柵極絕緣層 404(：在包含較 少的氨的成膜氣氛中形成并且所具有的氨含量較少。由于氮原子上的孤對電子的作用，氨 成為金屬配合物的配體。因此，例如在銅用于柵電極層402,并且氨含量多的柵極絕緣層被 設(shè)置為與該柵電極層接觸的情況下，通過如下算式（1)所示的反應(yīng)，銅可以擴散到柵極絕 緣層中。
[0127] 〇i2+ + 4JW/3 [Cu(NH3)4]2+ …..⑴
[0128]在圖3C所示的晶體管330中，由于氨含量至少比柵極絕緣層404a低的柵極絕緣 層404c被設(shè)置為與柵電極層402接觸，所以可以減少柵電極層402的材料（例如，銅）擴 散到柵極絕緣層404中。換句話說，柵極絕緣層404c可以用作對包含在柵電極層402中的 金屬材料的阻擋膜。柵極絕緣層404c可以進一步提高晶體管的可靠性。
[0129]另外，包含在晶體管330中的柵極絕緣層404a及柵極絕緣層404b可以與晶體管 31〇中的構(gòu)成相似。由于包括具有上述結(jié)構(gòu)的柵極絕緣層，該晶體管可以防止靜電放電損傷 并可以具有穩(wěn)定的電特性。由此，可以獲得高可靠性的半導(dǎo)體裝置。
[0130]柵極絕緣層404c的厚度大于或等于3〇nm且小于或等于l〇〇nm，優(yōu)選為大于或等 于30nm且小于或等于50nm。為了防止對晶體管的靜電放電損傷而設(shè)置的柵極絕緣層404a 的厚度如上所述優(yōu)選為大于或等于300nm且小于或等于400nm。防止氫擴散到氧化物半導(dǎo) 體層408中的用作阻擋膜的柵極絕緣層404b的厚度優(yōu)選為大于或等于25nm且小于或等于 150nm。注意，優(yōu)選適當?shù)卣{(diào)節(jié)各柵極絕緣層的厚度，來使柵極絕緣層404的厚度（柵極絕 緣層404c、柵極絕緣層404a及柵極絕緣層404b的總厚度）在355nm至550nm的范圍內(nèi)。
[0131] 圖3D示出晶體管340的結(jié)構(gòu)例子。圖3D所示的晶體管340的與圖3C中的晶體 管330的不同之處在于柵極絕緣層404 (更具體地說，柵極絕緣層404b)與氧化物半導(dǎo)體層 408之間包含柵極絕緣層407。晶體管340中的柵極絕緣層407以外的構(gòu)成要素與晶體管 330相同，可以參照晶體管330的說明。
[0132] 作為與氧化物半導(dǎo)體層408接觸的柵極絕緣層407,優(yōu)選的是，使用含有氧的絕緣 層諸如氧化硅膜、氧化鎵膜或氧化鋁膜。優(yōu)選的是，柵極絕緣層407包含含有化學(xué)計量組成 過多的氧的區(qū)域（氧過剩區(qū)域）。這是因為，當與氧化物半導(dǎo)體層408接觸的絕緣層包含氧 過剩區(qū)域時，氧能夠供應(yīng)給氧化物半導(dǎo)體層408,可以防止氧從氧化物半導(dǎo)體層408脫離， 且可以填補氧空位。為了在柵極絕緣層407中設(shè)置氧過剩區(qū)域，例如，可以在氧氣氛下形成 柵極絕緣層407。或者，也可以對形成的柵極絕緣層407引入氧來設(shè)置氧過剩區(qū)域。
[0133] 柵極絕緣層407的厚度大于或等于25nm且小于或等于1 OOnm。注意，優(yōu)選適當?shù)卣{(diào) 節(jié)各柵極絕緣層的厚度，來使柵極絕緣層404的厚度（柵極絕緣層404c、柵極絕緣層404a 及柵極絕緣層404b的總厚度）與柵極絕緣層407的厚度的總和在355nm至550nm的范圍 內(nèi)。
[0134] 另外，圖1A至1C和圖3A至3D所示的晶體管的結(jié)構(gòu)彼此有所不同；但是，本發(fā)明 的實施方式不局限于這些結(jié)構(gòu)，可以進行各種各樣的組合。
[0135] 本實施方式所示的晶體管都具有作為柵極絕緣層的從柵電極層一側(cè)依次層疊有 厚度大（例如，300mn)且缺陷少的含有氮的硅膜與氫濃度低的含有氮的硅膜的結(jié)構(gòu)。因此， 在該晶體管中，電特性的變動減小并且靜電放電損傷減少。通過包含這種晶體管，可以以高 產(chǎn)率提供高可靠性的半導(dǎo)體裝置。
[0136] 本實施方式所示的結(jié)構(gòu)、方法等可以與其他實施方式所示的任何結(jié)構(gòu)、方法等適 當?shù)亟M合。
[0137] 實施方式2 通過使用實施方式1所示的任何晶體管可以制造具有顯示功能的半導(dǎo)體裝置（也稱為 顯示裝置）。此外，包括晶體管的驅(qū)動電路的一部分或全部可以形成在形成有像素部的襯底 上，由此，可以實現(xiàn)面板系統(tǒng)（system-〇n-panel)。
[0138] 在圖4A中，密封劑4005被設(shè)置為圍繞設(shè)置在襯底4001上的像素部4002,并且像 素部4002用襯底4006密封。在圖4A中，使用單晶半導(dǎo)體膜或多晶半導(dǎo)體膜形成在1C上 或另行準備的襯底上的信號線驅(qū)動電路4003及掃描線驅(qū)動電路4004安裝在襯底4001上 的與由密封劑4005圍繞的區(qū)域不同的區(qū)域中。各種信號及電位通過信號線驅(qū)動電路4003 和掃描線驅(qū)動電路4004從柔性印刷電路（Flexible printed circuit :FPC)4018a及4018b 供應(yīng)給像素部4002。
[0139] 在圖4B和4C中，密封劑4005被設(shè)置為圍繞設(shè)置在襯底4001上的像素部4002和 掃描線驅(qū)動電路4004。襯底4006設(shè)置在像素部4002和掃描線驅(qū)動電路4004上。因此， 像素部4002及掃描線驅(qū)動電路4004與顯示元件一起由襯底4001、密封劑4005以及襯底 4006密封。在圖4B和4C中，使用單晶半導(dǎo)體膜或多晶半導(dǎo)體膜形成在1C芯片上或另行準 備的襯底上的信號線驅(qū)動電路4003安裝在襯底4001上的與由密封劑4005圍繞的區(qū)域不 同的區(qū)域中。在圖4B和4C中，各種信號及電位通過信號線驅(qū)動電路4003和掃描線驅(qū)動電 路4004從FPC4018供應(yīng)給像素部4002。
[0140] 雖然圖4B和4C都示出另行形成信號線驅(qū)動電路4003并將其安裝于襯底4001上 的例子，但是本發(fā)明的一個方式不局限于該結(jié)構(gòu)?？梢粤硇行纬蓲呙杈€驅(qū)動電路，然后進行 安裝，或者可以僅分別地形成信號線驅(qū)動電路的一部分或者掃描線驅(qū)動電路的一部分，然 后進行安裝。
[0141] 另外，對另行形成的驅(qū)動電路的連接方法沒有特別的限制，而可以使用玻璃上芯 片（Chip On Glass :C0G)方法、引線接合方法、卷帶自動接合（Tape Automated Bonding: TAB)方法等。圖4A示出通過COG方法安裝信號線驅(qū)動電路4003和掃描線驅(qū)動電路4004 的例子。圖4B示出通過COG方法安裝信號線驅(qū)動電路4003的例子。圖4C示出通過TAB 方法安裝信號線驅(qū)動電路4003的例子。
[0142] 此外，顯示裝置包括密封有顯示元件的面板和在該面板上安裝有包括控制器的1C 等的模塊。具體來說，本說明書中的顯示裝置是指圖像顯示裝置、顯示裝置或光源（包括 照明裝置）。另外，顯示裝置在其范疇內(nèi)還包括如下模塊：連接有如FPC或TCP等連接器的 模塊；具有TCP的模塊，在該TCP的端部設(shè)置有印刷線路板；以及通過COG方法將集成電路 (1C)直接安裝于顯示元件上的模塊。
[0143] 設(shè)置在襯底上的像素部及掃描線驅(qū)動電路具有多個晶體管；實施方式1所示的任 何晶體管可以應(yīng)用于此。
[0144]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） 或發(fā)光元件（也稱為發(fā)光顯示元件）。發(fā)光元件在其范疇內(nèi)包括由電流或電壓控制亮度的 兀件，具體而目，包括無機電致發(fā)光（Electro Luminescent :EL)元件、有機EL元件等。此 夕卜，可以使用如電子墨水顯示裝置（電子紙）等的對比度通過電效應(yīng)會發(fā)生改變的顯示媒 介。
[0145] 參照圖4A至4C、圖5A和5B以及圖6A和6B說明半導(dǎo)體裝置的方式。圖6A和6B 相當于沿著圖4B的線M-N的截面圖。
[0146] 如圖4A至4C以及圖6A和6B所示，半導(dǎo)體裝置包括連接端子電極4015及端子電 極4016。連接端子電極4015及端子電極4016通過各向異性導(dǎo)電層4019與包含在FPC4018 或FPC4018b中的端子電連接。
[0147]連接端子電極4015使用與第一電極層4034相同的導(dǎo)電層形成，并且端子電極 4016使用與晶體管4010及4011的源電極層及漏電極層相同的導(dǎo)電層形成。
[0148]設(shè)置在襯底4001上的像素部4〇〇2及掃描線驅(qū)動電路4004具有多個晶體管。圖 6A和6B示出像素部4002所包括的晶體管4010以及掃描線驅(qū)動電路4004所包括的晶體管 4011作為例子。在圖 6A中，絕緣層4032設(shè)置在晶體管4010及4011上。在圖6B中，還設(shè) 置有用作平坦化絕緣層的絕緣層4021。
[0149]實施方式1所示的任何晶體管可以應(yīng)用于晶體管4010及晶體管4011。在本實施 方式中示出的是使用具有與實施方式1所示的晶體管300相同的結(jié)構(gòu)的晶體管的例子。晶 體管4010及4011是底柵型晶體管。
[0150] 晶體管4010及4011都包含用作柵極絕緣層4020a的厚度大（例如，300nm)且缺 陷少的含有氮的硅膜以及用作柵極絕緣層4020b的氫濃度低的含有氮的硅膜。因此，在晶 體管4010及4011中，電特性變動減小并且靜電放電損傷減少。
[0151] 此外，導(dǎo)電層也可以設(shè)置為與用于驅(qū)動電路的晶體管4011的氧化物半導(dǎo)體層中 的溝道形成區(qū)域重疊。通過將導(dǎo)電層設(shè)置為與氧化物半導(dǎo)體層中的溝道形成區(qū)域重疊，可 以進一步降低晶體管4011的閾值電壓的變化量。導(dǎo)電層可以具有與晶體管4011的柵電極 層的電位相同或不同的電位，且可以用作第二柵電極層。導(dǎo)電層的電位可以處于波動狀態(tài)。
[0152] 此外，該導(dǎo)電層具有遮蔽外部電場，即，防止外部電場影響內(nèi)部（包括晶體管的電 路部）的功能（尤其是，防止靜電的功能）。導(dǎo)電層的遮蔽功能可以防止因如靜電等外部電 場的影響而導(dǎo)致的晶體管的電特性變動。
[0153] 設(shè)置在像素部4002中的晶體管4010與顯示元件電連接，而形成顯示面板。只要 能夠進行顯示可以使用各種各樣的顯示元件作為上述顯示元件。
[0154] 圖6A示出包含液晶元件作為顯示元件的液晶顯示裝置的例子。在圖6A中，液晶 元件4013包括第一電極層4034、第二電極層4031以及液晶層4008。用作取向膜的絕緣層 4038及4033設(shè)置為夾持液晶層4008。第二電極層4031設(shè)置在襯底4006 -側(cè)，第一電極 層4034和第二電極層4031隔著液晶層4008而層疊。
[0155] 柱狀間隔物4035是通過對絕緣層進行選擇性地蝕刻而獲得的，且是為了控制液 晶層4008的厚度（單元間隙（cell gap))而設(shè)置的。另外，也可以使用球狀間隔物。
[0156] 在使用液晶元件作為顯示元件的情況下，可以使用熱致液晶、鐵電液晶、反鐵電液 晶等。這些液晶材料可以是低分子化合物或高分子化合物。上述液晶材料（液晶組合物） 根據(jù)條件而呈現(xiàn)膽留相、近晶相、立方相、手征絲狀相、各向同性相等。
[0157] 另外，也可以使用不需要取向膜的呈現(xiàn)藍相的液晶組合物作為液晶層4008。此時， 液晶層4008與第一電極層4034和第二電極層4031接觸。藍相是液晶相的一種，且在膽甾 相液晶的溫度上升的同時即將從膽留相轉(zhuǎn)變?yōu)楦飨蛲韵嘀俺霈F(xiàn)。使用作為液晶和手性 試劑的混合物的液晶組合物可以呈現(xiàn)藍相。為了擴大呈現(xiàn)藍相的溫度范圍，液晶層可以通 過對呈現(xiàn)藍相的液晶組合物添加聚合性單體及聚合引發(fā)劑等，并進行高分子穩(wěn)定化處理而 形成。呈現(xiàn)藍相的液晶組合物具有短響應(yīng)時間，且具有光學(xué)各向同性，這有助于取向處理的 省略及視角依賴性的減小。另外，由于不需要設(shè)置取向膜而不需要摩擦處理，因此可以防止 由摩擦處理而引起的靜電損壞，并可以降低制造工序中的液晶顯示裝置的不良及破損。因 此，可以提高液晶顯示裝置的生產(chǎn)率。
[0158] 液晶材料的電阻率為高于或等于1Χ109Ω ·αιι，優(yōu)選為高于或等于1Χ10ηΩ ·αη， 更優(yōu)選為高于或等于IX 1012Ω · cm。另外，本說明書中的電阻率在20?下測量。
[0159] 考慮到設(shè)置在像素部中的晶體管的泄漏電流等而設(shè)定形成在液晶顯示裝置中 的存儲電容器的大小以能夠在規(guī)定的期間保持電荷。也可以考慮到晶體管的關(guān)態(tài)電流 (off-state current)等而設(shè)定存儲電容器的大小。通過使用本說明書所公開的具有氧化 物半導(dǎo)體層的晶體管，設(shè)置具有各像素中的液晶電容的1/3或更小，優(yōu)選為1/5或更小的電 容的存儲電容器就足夠了。
[0160] 在本說明書所公開的具有氧化物半導(dǎo)體層的晶體管中，關(guān)斷狀態(tài)下的電流（關(guān)態(tài) 電流）控制為低。因此，可以更長期間保持圖像信號等電信號，且可以延長寫入間隔。因此， 可以減少刷新工作的頻度，所以得到抑制耗電量的效果。
[0161] 本說明書所公開的包含氧化物半導(dǎo)體層的晶體管可以具有較高的場效應(yīng)遷移率， 由此能夠高速驅(qū)動。例如，當這種晶體管用于液晶顯示裝置時，可以在一個襯底上形成像素 部中的開關(guān)晶體管及驅(qū)動電路部中的驅(qū)動晶體管。另外，通過在像素部中使用這種晶體管， 可以提供高質(zhì)量的圖像。
[0162] 作為液晶顯示裝置，可以使用扭曲向列（Twisted Nematic :TN)模式、平面內(nèi)轉(zhuǎn) 換（In-Plane-Switching :IPS)模式、邊緣場開關(guān)（Fringe Field Switching :FFS)模式、 軸對稱取向微單元（Axially Symmetric aligned Micro-cell :ASM)模式、光學(xué)補償彎 曲（Optical Compensated Birefringence :0CB)模式、鐵電液晶（Ferroelectric Liquid Crystal :FLC)模式、反鐵電液晶（Anti Ferroelectric Liquid Crystal :AFLC)模式等。
[0163] 也可以使用通常的黑色型液晶顯示裝置，例如采用垂直取向（VA)模式的透 射型液晶顯示裝置。舉出幾個例子作為垂直取向模式。例如，可以使用多域垂直取向 (Multi-Domain Vertical Alignment :MVA)模式、圖案化垂直取向（Patterned Vertical Alignment :PVA)模式、超視覺（Advanced Super View :ASV)模式。另夕卜，本實施方式可以應(yīng) 用于VA型液晶顯示裝置。VA型液晶顯示裝置有一種控制液晶顯示面板的液晶分子取向的 形式。在VA型液晶顯示裝置中，在不被施加電壓時液晶分子取向垂直于面板表面的方向。 此外，可以使用像素被分成幾個區(qū)域（子像素）并且分子在各自的區(qū)域內(nèi)沿不同方向取向 的被稱為多域化（domain multiplication)或多域（multi-domain)設(shè)計的方法。
[0164] 在顯示裝置中，適當?shù)卦O(shè)置黑矩陣（遮光層）、光學(xué)構(gòu)件（光學(xué)襯底）諸如偏振構(gòu) 件、相位差構(gòu)件、或抗反射構(gòu)件等。例如，通過使用偏振襯底以及相位差襯底也可以得到圓 偏振。此外，也可以使用背光燈、側(cè)光燈等作為光源。
[0165] 作為像素部中的顯示方式，可以采用逐行掃描方式或隔行掃描方式等。此外，當 進行彩色顯示時在像素中被控制的顏色元素不局限于三種顏色：R、G及B(R、G及B分別 相當于紅色、綠色及藍色）。例如，也可以使用R、G、B及W(W相當于白色）；R、g、B及黃色 (yellow)、青色（cyan)、品紅色（magenta)等中的一種或多種顏色；等。另外，顯示區(qū)域的 大小在各個色素的點之間也可以不同。注意，在此所公開的本發(fā)明的一個方式不局限于應(yīng) 用于彩色顯示的顯示裝置；在此所公開的本發(fā)明的一個方式也可以應(yīng)用于單色顯示的顯示 裝置。
[0166]此外，作為顯示裝置所包括的顯示元件，可以使用利用電致發(fā)光的發(fā)光元件。利用 電致發(fā)光的發(fā)光元件根據(jù)發(fā)光材料是有機化合物還是無機化合物來分類。一般來說，前者 被稱為有機EL元件，而后者被稱為無機EL元件。
[0167]在有機EL元件中，通過對發(fā)光元件施加電壓，電子及空穴分別從一對電極注入到 包括發(fā)光性有機化合物的層，并流過電流。這些載流子（電子及空穴）重新結(jié)合，由此，發(fā) 光性有機化合物被激發(fā)。該發(fā)光性有機化合物從該激發(fā)態(tài)回到基態(tài)，由此發(fā)光。 H由于這種 機理，上述發(fā)光元件被稱為電流激發(fā)型發(fā)光元件。在本實施方式中，說明使用有機EL元件 作為發(fā)光元件的例子。
[0168]無機EL元件根據(jù)其元件結(jié)構(gòu)被分類為分散型無機EL元件和薄膜型無機EL元件。 分散型無機EL兀件具有發(fā)光材料的粒子分散在粘合劑中的發(fā)光層，其發(fā)光機理是利用供 體能級和受體能級的供體-受體重新結(jié)合型發(fā)光。薄膜型無機EL元件具有發(fā)光層夾在介 電層之間且該介電層還夾在電極之間的結(jié)構(gòu)，其發(fā)光機理是利用金屬離子的內(nèi)殼層電子躍 遷的定域型發(fā)光（localized type light emission)。注意，在此說明有機EL元件作為發(fā) 光元件的例子。
[0169]為了取出從發(fā)光元件發(fā)射的光，一對電極中的至少一個具有透光性。晶體管及發(fā) 光元件形成在襯底上。該發(fā)光元件可以具有經(jīng)過與該襯底相反一側(cè)的表面取出發(fā)光的頂部 發(fā)射結(jié)構(gòu)；經(jīng)過該襯底一側(cè)的表面取出發(fā)光的底部發(fā)射結(jié)構(gòu)；或者經(jīng)過與該襯底相反一側(cè) 的表面及該襯底一側(cè)的表面取出發(fā)光的雙發(fā)射結(jié)構(gòu)，可以使用具有上述任一種發(fā)射結(jié)構(gòu)的 發(fā)光兀件。
[0170]圖5A和圖5B以及圖6B示出包含發(fā)光元件作為顯示元件的發(fā)光裝置的例子。
[0171] 圖5A是發(fā)光裝置的平面圖，圖5B是沿著圖5A中的點劃線S1-TUS2-T2及S3-T3 的截面圖。另外，在圖5A的平面圖中沒有示出電致發(fā)光層542及第二電極層543。
[0172] 圖5A和5B所示的發(fā)光裝置在襯底500上包括晶體管510、電容元件520、布線層 交叉部530。晶體管510與發(fā)光元件540電連接。另外，圖5A和5B示出經(jīng)過襯底500取出 來自發(fā)光元件540的光的底部發(fā)射型發(fā)光裝置。
[0173] 實施方式1所示的任何晶體管可以應(yīng)用于晶體管510。在本實施方式中示出使用 具有與實施方式1所示的晶體管300相同結(jié)構(gòu)的晶體管的例子。晶體管510是底柵型晶體 管。
[0174] 晶體管510包括柵電極層511a及511b、包含柵極絕緣層502a、502b及502c的柵 極絕緣層 5〇2、氧化物半導(dǎo)體層512、用作源電極層和漏電極層的導(dǎo)電層513a及513b。另 夕卜，絕緣層525形成在晶體管510上。
[0175] 電容元件520包括導(dǎo)電層521a及521b、柵極絕緣層502、氧化物半導(dǎo)體層522以 及導(dǎo)電層523。柵極絕緣層502及氧化物半導(dǎo)體層522夾在導(dǎo)電層521a及521b與導(dǎo)電層 523之間，由此形成電容器。
[0176] 布線層交叉部530是柵電極層511a及511b與導(dǎo)電層533的交叉部。柵電極層 511a及511b與導(dǎo)電層533隔著柵極絕緣層502彼此交叉。
[0177] 在本實施方式中，使用30nm厚的鈦膜作為柵電極層511a及導(dǎo)電層521a，使用 200nm厚的銅薄膜作為柵電極層511b及導(dǎo)電層521b。因此，柵電極層具有鈦膜和銅薄膜的 疊層結(jié)構(gòu)。
[0178]晶體管510包括氨的含量少的用作阻擋銅的阻擋膜的含有氮的硅膜作為柵極絕 緣層502c、厚度大（例如，300nm)且缺陷少的含有氮的硅膜作為柵極絕緣層502a、以及氫濃 度低的含有氮的硅膜作為柵極絕緣層502b。通過上述結(jié)構(gòu)，晶體管510可以具有優(yōu)異的電 特性，且可以防止靜電釋放帶來的損傷。由此，可以以高產(chǎn)率制造高可靠性的半導(dǎo)體裝置。 [0179] 使用25通厚的In-Ga-Ζη-0膜作為氧化物半導(dǎo)體層512及522。
[0180] 在晶體管510、電容元件520、布線層交叉部530上形成有層間絕緣層504。在層間 絕緣層504上，在與發(fā)光元件540重疊的區(qū)域中設(shè)置有彩色濾光層505。在層間絕緣層504 及彩色濾光層505上設(shè)置有用作平坦化絕緣層的絕緣層506。
[0181] 在絕緣層506上設(shè)置有具有依次層疊第一電極層541、電致發(fā)光層542、第二電極 層543的疊層結(jié)構(gòu)的發(fā)光元件540。在到達導(dǎo)電層513a且形成在絕緣層506及層間絕緣 層504中的開口中第一電極層541與導(dǎo)電層513a彼此接觸；由此，發(fā)光元件540與晶體管 510電連接。此外，隔壁507被設(shè)置為覆蓋第一電極層541的一部分及該開口。
[0182] 此外，作為絕緣層506及隔壁507分別可以使用1500nm厚的感光性丙烯酸膜及 1500nm厚的感光性聚酰亞胺膜。
[0183] 作為彩色濾光層505,例如，可以使用彩色的透光樹脂。作為該彩色透光樹脂，可以 使用感光性有機樹脂或非感光性有機樹脂。優(yōu)選使用感光性有機樹脂層，因為可以減少抗 蝕劑掩模數(shù)量，而簡化工序。
[om] 彩色是指除了如黑色、灰色和白色等非彩色以外的顏色。彩色濾光層使用只使彩 色光透過的材料形成。作為彩色，可以使用紅色、綠色、藍色等。也可以使用青色（cyan)、品 紅色（magenta)、黃色（yellow)等。"只使彩色光透過"意味著透過彩色濾光層的光在彩色 光的波長中具有峰值。彩色濾光層的厚度可以根據(jù)所包含的著色材料的濃度與光的透過率 之間的關(guān)系適當?shù)乇豢刂茷樽詈线m的厚度。例如，彩色濾光層505的厚度也可以為大于或 等于l 5〇Onm且小于或等于2000nm。
[0185] 在圖部所示的發(fā)光裝置中，發(fā)光元件4513與設(shè)置在像素部4002中的晶體管4010 電連接。發(fā)光兀件4513的結(jié)構(gòu)不局限于在此所不的包含第一電極層4034、電致發(fā)光層 4δ11、第二電極層4〇31的疊層結(jié)構(gòu)。根據(jù)從發(fā)光元件4513取出的光的方向等可以適當?shù)?改變發(fā)光元件4513的結(jié)構(gòu)。
[0186]隔壁4510及隔壁5〇7可以使用有機絕緣材料或無機絕緣材料形成。尤其優(yōu)選的 是，隔壁4510及隔壁5〇7使用感光樹脂材料形成且在第一電極層4034及541上具有開口 部，該開口部的側(cè)壁形成為具有連續(xù)曲率的傾斜面。
[0187] 電致發(fā)光層4511及542均可以使用單層或多層的疊層形成。
[0188] 保護膜可以形成在第二電極層4031和543以及隔壁4510和507上，以防止氧、氫、 水分、二氧化碳等侵入到發(fā)光元件4513和540中。作為保護膜，可以形成氮化硅膜、氮氧化 硅膜、DLC膜等。
[0189]另外，發(fā)光元件4513和540也可以被通過蒸鍍法形成的包含有機化合物的各層覆 蓋，以使氧、氫、水分、二氧化碳等不侵入到發(fā)光元件4513和540中。
[0190] 此外，在由襯底4001、襯底4006以及密封劑4005密封的空間中，設(shè)置有用來密封 的填充材料4514。如此，發(fā)光元件4δ13等優(yōu)選使用氣密性高且脫氣少的保護膜（例如，層 壓膜或紫外線固化樹脂膜）或覆蓋材料包裝（密封），使得發(fā)光元件4513等不暴露于外部 空氣。
[0191] 作為填充材料4514,除了如氮或氬等惰性氣體以外，可以使用紫外線固化樹脂或 熱固化樹脂。例如，可以使用聚氯乙烯（PVC)、丙烯酸樹脂、聚酰亞胺、環(huán)氧樹脂、有機硅樹 脂、聚乙烯醇縮丁醛（PVB)或乙烯-醋酸乙烯酯（EVA)共聚物。例如，使用氮作為填充材料。 [0192]另外，根據(jù)需要,也可以在發(fā)光元件的發(fā)光表面上適當?shù)卦O(shè)置光學(xué)薄膜諸如偏振 片、圓偏振片（包括捕圓偏振片）、相位差板（λ/4板或λ/2板）或彩色濾光片。此外，該 偏振片或圓偏振片也可以設(shè)置有防反射膜。例如，可以進行抗眩光處理，該抗眩光處理利用 表面的凹凸來擴散反射光而降低眩光。
[0193]此外，可以提供驅(qū)動電子墨水的電子紙作為顯示裝置。電子紙也稱為電泳顯示裝 置（電泳顯示器），其優(yōu)點在于，具有與空白紙同樣水平的易讀性，其耗電量比其他顯示裝 置的耗電量低，可以制成薄且輕。
[0194]雖然電泳顯示裝置可以具有各種各樣的形式，但是該電泳顯示裝置包括分散在溶 劑中的多個微囊，該多個微囊的每一個包括帶正電的第一粒子和帶負電的第二粒子。通過 對微囊施加電場，微膠囊中的粒子向彼此相反的方向移動，且只顯示集合在一側(cè)的粒子的 顏色。另外，第一粒子或第二粒子都含有顏料，且沒有電場時不移動。此外，第一粒子和第 二粒子具有不同的顏色（也可以為無色）。
[0195] 在溶劑中分散有上述微囊的溶液被稱為電子墨水。通過使用彩色濾光片或具有色 素的粒子，也可以實現(xiàn)彩色顯示。
[0196] 另夕卜，在圖4A至4C、圖δΑ和以及圖6A和6B中，除了玻璃襯底以外，可以使用 柔性襯底作為襯底4001、襯底500、襯底40〇6。例如，可以使用具有透光性的塑料襯底等。 作為塑料，可以使用玻璃纖維強化塑料（Fiberglass-Reinforced Plastics :FRP)板、聚氟 乙烯（PVF)膜、聚酯薄膜或丙烯酸樹脂膜。在不需要透光性的情況下，也可以使用鋁或不銹 鋼等的金屬襯底（金屬膜）。例如，可以使用具有在PVF膜或聚酯膜之間夾有鋁箔的結(jié)構(gòu)的 薄片。
[0197]另外，用作平坦化絕緣層的絕緣層4021及506可以使用如丙烯酸樹脂、聚酰亞胺、 苯并環(huán)丁烯類樹脂、聚酰胺或環(huán)氧樹脂等具有耐熱性的有機材料而形成。除了上述有機材 料以外，還可以使用低介電常數(shù)材料（low-k材料）諸如硅氧烷類樹脂、磷硅玻璃（PSG)、硼 磷硅玻璃（BPSG)。另外，絕緣層4021及506均可以通過層疊多個使用上述任何材料形成的 絕緣層而形成。
[0198] 對絕緣層4021及506的形成方法沒有特別的限制，根據(jù)材料可以使用濺射法、旋 涂法、浸漬法、噴涂法、液滴噴射法（例如，噴墨法）、絲網(wǎng)印刷、膠版印刷等等。
[0199] 第一電極層4034及541、第二電極層4031及543可以使用如含有鎢氧化物的銦 氧化物、含有鎢氧化物的銦鋅氧化物、含有鈦氧化物的銦氧化物、含有鈦氧化物的銦錫氧化 物、銦錫氧化物（以下稱為ΙΤ0)、銦鋅氧化物、添加有氧化硅的銦錫氧化物或石墨烯等透光 性導(dǎo)電材料而形成。
[0200] 第一電極層4034和541及第二電極層4031和543可以使用如鎢（W)、鉬（Mo)、鋯 (Zr)、鉿（Hf)、釩（V)、鈮（Nb)、鉭（Ta)、鉻（Cr)、鈷（Co)、鎳（Ni)、鈦（Ti)、鈾（Pt)、鋁（A1)、 銅（Cu)、或銀（Ag)等金屬；其合金；或者其氮化物中的一種或多種來形成。
[0201]在本實施方式中，由于圖5A和5B所示的發(fā)光裝置具有底部發(fā)射型結(jié)構(gòu)，所以第一 電極層541具有透光性，而第二電極層543具有反光性。因此，在使用金屬膜作為第一電極 層541的情況下，該金屬膜優(yōu)選制成薄得足以獲得透光性的程度；在使用透光性導(dǎo)電層作 為第二電極層543的情況下，優(yōu)選層疊反光性導(dǎo)電層。
[0202] 包括導(dǎo)電性高分子（也稱為導(dǎo)電聚合物）的導(dǎo)電性組合物可以用于第一電極層 4034及541、第二電極層4031及543。作為導(dǎo)電性高分子，可以使用所謂的π電子共軛類 導(dǎo)電性聚合物。例如，可以舉出聚苯胺或其衍生物、聚吡咯或其衍生物、聚噻吩或其衍生物、 或者苯胺、吡咯和噻吩中的兩種或更多種的共聚物或其衍生物等。
[0203]也可以設(shè)置用來保護驅(qū)動電路的保護電路。保護電路優(yōu)選使用非線性元件形成。 [0204]如上所述，通過使用實施方式1所示的任何晶體管，半導(dǎo)體裝置可以具有各種各 樣的功能。
[0205] 本實施方式所示的結(jié)構(gòu)、方法等可以與其他實施方式所示的任何結(jié)構(gòu)、方法等適 當?shù)亟M合。
[0206] 實施方式3 通過使用實施方式1所示的任何晶體管可以制造具有讀取對象物的信息的圖像傳感 器功能的半導(dǎo)體裝置。
[0207] 圖7A示出具有圖像傳感器功能的半導(dǎo)體裝置的例子。圖7A是光傳感器的等效電 路圖，圖7B是示出光傳感器的一部分的截面圖。
[0208] 光電二極管6〇2的一個電極電連接于光電二極管復(fù)位信號線658,光電二極管602 的另一個電極電連接于晶體管640的柵極。晶體管640的源極和漏極中的一個電連接于光 傳感器基準信號線672,晶體管640的源極和漏極中的另一個電連接于晶體管656的源極和 漏極中的一個。晶體管656的柵極電連接于柵極信號線 659,晶體管656的源極和漏極中的 另一個電連接于光傳感器輸出信號線671。
[0209] 注意，在本說明書的電路圖中，以符號"0S"表示包含氧化物半導(dǎo)體層的晶體管，使 得容易識別包含氧化物半導(dǎo)體層的晶體管。在圖7A中，晶體管640及晶體管656都是包含 氧化物半導(dǎo)體層的晶體管，對該晶體管可以應(yīng)用實施方式i所示的任何晶體管。在本實施 方式中示出使用具有與實施方式1所示的晶體管300相同結(jié)構(gòu)的晶體管的例子。晶體管 640是底柵型晶體管。
[0210]圖7B是光傳感器中的光電二極管6〇2和晶體管640的截面圖。用作傳感器的光 電二極管6〇2和晶體管640設(shè)置在具有絕緣表面的襯底601 (元件襯底）上。通過使用粘 合劑層608,襯底613設(shè)置在光電二極管602和晶體管640上。
[0211]絕緣層632、層間絕緣層633以及層間絕緣層634設(shè)置在晶體管640上。光電二極 管602包括形成在層間絕緣層⑵3上的電極層641b、在電極層641b上依次層疊的第一半導(dǎo) 體膜606a、第二半導(dǎo)體膜606b以及第三半導(dǎo)體膜606c、設(shè)置在層間絕緣層634上且通過第 一至第三半導(dǎo)體膜與電極層641b電連接的電極層M2、以及使用與電極層641b相同的層形 成的且與電極層642電連接的電極層641a。
[0212] 電極層641b與形成在層間絕緣層634上的導(dǎo)電層643電連接，并且電極層642通 過電極層641a與導(dǎo)電層645電連接。導(dǎo)電層M5與晶體管M0的柵電極層電連接,并且光 電二極管602與晶體管640電連接。
[0213]在此，作為例子示出一種pin型光電二極管，其中層疊有用作第一半導(dǎo)體膜606a 的具有P型導(dǎo)電性的半導(dǎo)體膜、用作第二半導(dǎo)體膜6〇6b的高電阻的半導(dǎo)體膜（i型半導(dǎo)體 膜）、用作第三半導(dǎo)體膜606c的具有η型導(dǎo)電性的半導(dǎo)體膜。
[0214]第一半導(dǎo)體膜6〇6a是ρ型半導(dǎo)體膜，且可以使用包含賦予ρ型導(dǎo)電性的雜質(zhì)元 素的非晶硅膜形成。該第一半導(dǎo)體膜6〇6a通過等離子體CVD法使用包含屬于第13族的 雜質(zhì)元素（例如，硼（B))的半導(dǎo)體原料氣體來形成。作為半導(dǎo)體原料氣體，可以使用硅烷 (SiH 4)。另外，也可以使用8丨2116、8丨郵12、8川(：1 3、31(：14、51口4等。另外，也可以形成不包含 雜質(zhì)元素的非晶硅膜，然后通過擴散法或離子注入法將雜質(zhì)元素導(dǎo)入該非晶娃膜中。在通 過離子注入法等導(dǎo)入雜質(zhì)元素之后也可以進行加熱等以擴散雜質(zhì)元素。在此情況下，作為 形成非晶硅膜的方法，可以使用LPCVD法、氣相沉積法或濺射法等。第一半導(dǎo)體膜 6〇6a優(yōu) 選形成為具有大于或等于l〇nm且小于或等于50nm的厚度。
[0215]第二半導(dǎo)體膜606b是i型半導(dǎo)體膜（本征半導(dǎo)體膜），且使用非晶硅膜形成。為 了形成第二半導(dǎo)體膜606b，通過等離子體CVD法使用半導(dǎo)體原料氣體形成非晶硅膜。作為 半導(dǎo)體原料氣體，可以使用硅烷（SiH 4)?；蛘?，也可以使用Si2H6、SiH2Cl2、SiHCl 3、SiCl4或 SiF4等。第二半導(dǎo)體膜6〇6b也可以通過LPCVD法、氣相沉積法、溉射法等形成。第二半導(dǎo) 體月旲606b優(yōu)選形成為具有大于或等于200nm且小于或等于lOOOnm的厚度。
[0216]第三半導(dǎo)體膜6〇ec是η型半導(dǎo)體膜，且使用包含賦予η型導(dǎo)電性的雜質(zhì)元素的非 晶硅膜形成。該第三半導(dǎo)體膜6〇eC通過等離子體CVD法使用包含屬于第15族的雜質(zhì)元素 (例如，磷（P))的半導(dǎo)體原料氣體來形成。作為半導(dǎo)體原料氣體，可以使用硅烷 （SiH4)?；?者，也可以使用Si2H6、SiH 2Cl2、SiHCl3、SiCl4或8丨「4等。另外，也可以形成不包含雜質(zhì)元素 的非晶硅膜，然后通過擴散法或離子注入法將雜質(zhì)元素導(dǎo)入該非晶硅膜中。在通過離子注 入法等導(dǎo)入雜質(zhì)元素之后也可以進行加熱等以擴散雜質(zhì)元素。在此情況下，作為形成非晶 硅膜的方法，可以使用LPCVD法、氣相沉積法或濺射法等。第三半導(dǎo)體膜 606c優(yōu)選形成為 具有大于或等于20nm且小于或等于200nm的厚度。
[0217] 第一半導(dǎo)體膜606a、第二半導(dǎo)體膜606b以及第三半導(dǎo)體膜606c不必須使用非晶 半導(dǎo)體形成，也可以使用多晶半導(dǎo)體或微晶半導(dǎo)體（semi-amorphous semiconductor :SAS) 形成。
[0218] 通過光電效應(yīng)生成的空穴的遷移率低于電子的遷移率。因此，當p型半導(dǎo)體膜一 側(cè)的表面用作光接收面時，pin型光電二極管具有較好的特性。在此說明將光電二極管 6〇2 從形成有pin型光電二極管的襯底601的表面接收的光轉(zhuǎn)換為電信號的例子。此外，來自 具有與用作光接收面的半導(dǎo)體膜相反的導(dǎo)電型的半導(dǎo)體膜的光是千擾光；因此，電極層優(yōu) 選使用遮光性導(dǎo)電層。另外，η型半導(dǎo)體膜一側(cè)的表面也可以用作光接收面。
[0219]晶體管640包含缺陷少且厚度大（例如，300nm)的含有氮的硅膜作為柵極絕緣層 631a以及氫濃度低的含有氮的硅膜作為柵極絕緣層631b。因此，在晶體管640中，電特性 的變動小及靜電放電損傷減少。由于包含上述晶體管640,可以以高產(chǎn)率制造可靠性高的半 導(dǎo)體裝置。
[0220]通過使用絕緣材料，根據(jù)材料使用濺射法、等離子體CVD法、旋涂法、浸漬法、噴涂 法、液滴噴射法（例如噴墨法等）、絲網(wǎng)印刷或膠版印刷等，可以形成絕緣層632、層間絕緣 層633以及層間絕緣層634。
[0221] 為了減少表面粗糙度，優(yōu)選使用用作平坦化絕緣層的絕緣層作為層間絕緣層633 及634,例如，作為層間絕緣層633及634,可以使用具有耐熱性的有機絕緣材料諸如聚酰亞 胺、丙烯酸樹脂、苯并環(huán)丁烯類樹脂、聚酰胺、或環(huán)氧樹脂。除了上述有機絕緣材料以外，可 以使用低介電常數(shù)材料（l〇w-k材料）、硅氧烷類樹脂、磷硅玻璃（PSG)、硼磷硅玻璃（BPSG) 等的單層或疊層。
[0222] 通過檢測入射到光電二極管602的光，可以讀取檢測對象的信息。另外，在讀取檢 測對象的信息時可以使用背光燈等的光源。
[0223] 本實施方式所示的結(jié)構(gòu)、方法等可以與其他實施方式所示的任何結(jié)構(gòu)、方法等適 當?shù)亟M合。
[0224] 實施方式4 本說明書所公開的半導(dǎo)體裝置可以應(yīng)用于各種電子設(shè)備（包括游戲機）。電子設(shè)備的 例子是電視裝置（也稱為電視或電視接收機）、用于計算機等的監(jiān)視器、如數(shù)碼相機和數(shù)碼 攝像機等影像拍攝裝置、數(shù)碼相框、移動電話、便攜式游戲機、便攜式信息終端、聲音再現(xiàn)裝 置、游戲機（例如，彈珠機（pin-ball machine)或投幣機（sl〇t machine))、游戲操作臺等。 圖8A至8C示出這些電子設(shè)備的具體例子。 ' °
[0225]圖8A示出具有顯示部的桌子9000。在桌子9000中，顯示部9003組裝在框體9001 中，并且映像可以顯示在該顯示部9003上。另外，框體9001被四個桌腿部9002支撐。另 夕卜，框體9001設(shè)置有用于供應(yīng)電力的電源線9005。
[0226]上述實施方式中的任一個所示的半導(dǎo)體裝置可以用于顯示部9003,由此電子設(shè)備 可以具有高可靠性。
[0227]顯示部90〇3具有觸屏輸入功能，當使用者用手指等按觸顯示于桌子9〇〇〇的顯示 部9003上的顯示按鈕9004時，使用者可以進行屏面操作及信息輸入。并且，當該桌子能夠 與其他家電產(chǎn)品進行通信或者能夠控制該家電產(chǎn)品時，桌子9000也可以用作控制裝置，通 過屏面操作控制家電產(chǎn)品。例如，通過使用實施方式3所示的具有圖像傳感器功能的半導(dǎo) 體裝置，顯示部9003可以具有觸屏輸入功能。
[0228] 另外，顯示部9003的屏面可以通過設(shè)置于框體9001的鉸鏈以垂直于地板的方式 立起來；由此，該桌子9000也可以用作電視裝置。當在小房間里設(shè)置具有大屏幕的電視裝 置時，空地減??；但是，當顯示部安裝在桌子中時，可以有效地利用房間內(nèi)的空間。
[0229] 圖8B示出電視裝置9100。在電視裝置9100中，顯示部9103組裝在框體9101中， 并且影像可以顯示在顯示部9103上。此外，在此，框體9101被支架9105支撐。
[0230]電視裝置9100可以通過框體9101的操作開關(guān)、或獨立的遙控操作器9110進行操 作。通過遙控操作器9110的操作鍵9109,可以控制頻道及音量，并可以控制在顯示部9103 上顯示的映像。此外，遙控操作器9110也可以設(shè)置有用于顯示從該遙控操作器9110輸出 的信息的顯示部9107。
[0231]圖部所示的電視裝置gioo具備接收機及調(diào)制解調(diào)器等。通過接收機，電視裝置 9100可以接收一般的電視廣播。再者，當電視裝置9100通過調(diào)制解調(diào)器以有線或無線連接 的方式連接到通信網(wǎng)絡(luò)時，也可以進行單向（從發(fā)送者到接收者）或雙向（發(fā)送者和接收 者之間或接收者之間等）的數(shù)據(jù)通信。
[0232]上述實施方式中的任一個所示的半導(dǎo)體裝置可以用于顯示部9103及9107,由此 電視裝置及遙控操作器可以具有高可靠性。
[0233]圖8C示出計算機，該計算機包括主體9201、框體9202、顯示部9203、鍵盤9204、夕卜 部連接端口 92〇5、指示裝置9206等。
[0234]上述實施方式中的任一個所示的半導(dǎo)體裝置可以用于顯示部9203,由此計算機可 以具有高可靠性。
[0235]圖9A和邪示出能夠折疊的平板終端。在圖9A中該平板終端被打開。平板終端 包括框體9630、顯示部9631a、顯示部9631b、顯示模式開關(guān)9034、電源開關(guān)9035、省電開關(guān) 9〇36、扣環(huán) 9〇33以及操作開關(guān)9038。
[0236]上述實施方式中的任一個所示的半導(dǎo)體裝置可以用于顯示部9631a及顯示部 %3lb，由此平板終端可以具有高可靠性。
[0237] 顯示部9631a的一部分可以為觸摸屏區(qū)域9632a，當按觸所顯示的操作鍵9638時 可以輸入數(shù)據(jù)。雖然在此示出顯示部9631a的一半?yún)^(qū)域只具有顯示的功能而另一半?yún)^(qū)域還 具有觸摸屏的功能的結(jié)構(gòu)作為例子，但是顯示部9631a不局限于該結(jié)構(gòu)。顯示部9631a的 全部區(qū)域可以具有觸摸屏的功能。例如，顯示部9631a可以在整個區(qū)域顯示鍵盤按鈕并將 其用作觸摸屏，顯示部963lb可以用作顯示屏。
[0238]與顯示部96：31a同樣地，顯示部963lb的一部分可以為觸摸屏區(qū)域9632b。當用手 指或觸屏筆等按觸顯示在觸摸屏上的鍵盤顯示切換按鈕9639時，鍵盤可以顯示在顯示部 9631b 上。
[0239] 可以在觸摸屏區(qū)域9632a和觸摸屏區(qū)域9632b中同時進行按觸輸入。
[0240] _顯示模式開關(guān)9034能夠切換豎屏模式和橫屏模式等的顯示或者切換黑白顯示和 彩色顯示。根據(jù)由內(nèi)置于平板終端的光傳感器所檢測到的使用平板終端時的外部光量，省 電開關(guān)9036可以控制顯示亮度。除了光傳感器以外，包括陀螺儀和加速度傳感器等具有用 來檢測傾斜度的傳感器的其他檢測裝置也可以內(nèi)置在平板終端中。
[0241] 圖9A示出了顯示部9631a和顯示部9631b具有相同的顯示面積的例子；但是不局 限于此，也可以在尺寸及顯示品質(zhì)的方面，一個顯示部與另一個顯示部彼此不同。例如，一 個顯示面板可以進行比另一個顯示面板更高清晰度的顯示。
[0242] 在圖9B中該平板終端被合上。平板終端包括框體9630、太陽能電池9633、充放電 控制電路9634。在圖9B中，示出具有電池9635和DCDC轉(zhuǎn)換器9636的結(jié)構(gòu)作為充放電控 制電路9634的例子。
[0243] 由于上述平板終端可以折疊，因此在不使用時可以合上框體9630。其結(jié)果,可以保 護顯示部9631a和顯示部9631b;因此，可以提供一種具有良好的耐久性且從長期使用的觀 點來看具有良好的可靠性的平板終端。
[0244] 此外，圖9A和9B所示的平板終端可以具有顯示各種各樣的數(shù)據(jù)（例如，靜態(tài)圖 像、動態(tài)圖像、文字圖像）的功能、在顯示部上顯示日歷、日期或時刻等的功能、通過觸摸 輸入對顯示在顯示部上的數(shù)據(jù)進行操作或編輯的觸摸輸入功能、以及通過各種各樣的軟件 (程序）控制處理的功能等。
[0245] 設(shè)置在平板終端的表面上的太陽能電池9633可以對觸摸屏、顯示部或圖像信號 處理部等供應(yīng)電力。注意，太陽能電池9633可以設(shè)置在框體9630的一面或兩面，因此可以 進行高效的電池9635的充電。通過使用鋰離子電池作為電池9635有助于小型化等。
[0246] 參照圖9C中的方框圖說明圖9B所示的充放電控制電路9634的結(jié)構(gòu)和工作。圖 9C示出太陽能電池9633、電池9635、DCDC轉(zhuǎn)換器9636、轉(zhuǎn)換器9637、開關(guān)SW1至SW3以及 顯示部9631，并且電池9635、DCDC轉(zhuǎn)換器9636、轉(zhuǎn)換器9637、開關(guān)SW1至SW3對應(yīng)于圖9B 所示的充放電控制電路9634。
[0247] 首先，說明在使用外部光通過太陽能電池9633產(chǎn)生電力時的工作例子。太陽能電 池9633所產(chǎn)生的電力的電壓被D⑶C轉(zhuǎn)換器9636升壓或降壓，使得該電力具有用來對電池 9635進行充電的電壓。然后，當將來自太陽能電池9633的電力用于顯示部9631的工作時， 開關(guān)SW1開啟，該電力的電壓被轉(zhuǎn)換器9637升壓或降壓，使得成為顯示部％ 31所需要的電 壓。另外，當顯示部9631上不進行顯示時，SW1關(guān)閉而SW2開啟，由此可以對電池9635進 行充電。
[0248] 注意，說明了太陽能電池9633作為發(fā)電單元的例子；但是不局限于此，電池9635 也可以使用如壓電元件（Piezoelectric element)或熱電轉(zhuǎn)換兀件（拍耳帖元件（Peltier element))等其他發(fā)電單元來進行充電。例如，可以使用能夠以無線（不接觸地）收發(fā)電力 來進行電池9635的充電的不接觸電力傳輸模塊或者使用太陽能電池9633與其他充電方法 的組合。
[0249] 本實施方式所示的結(jié)構(gòu)、方法等可以與其他實施方式所示的任何結(jié)構(gòu)、方法等適 當?shù)亟M合。 實施例1
[0250] 在本實施例中，將說明通過等離子體CVD法形成的氮化硅膜的品質(zhì)的評估結(jié)果。 具體而言，在此示出使用硅烷與氮的混合氣體作為供應(yīng)氣體而形成的氮化硅膜以及使用硅 烷、氮及氨的混合氣體作為供應(yīng)氣體而形成的氮化硅膜的ESR測試的結(jié)果。
[0251] 以下說明在本實施例中的用于ESR測試的樣品的制造方法。
[0252] 將形成在石英襯底上的3〇〇nm厚的氮化硅膜的樣品1至5用于ESR測試。各氮化 硅膜以如下方式形成。將石英襯底設(shè)置在等離子體CVD裝置的成膜室中，將成膜室內(nèi)的壓 力控制為lOOPa，使用27. 12MHz的高頻電源供應(yīng)2000W的功率。襯底溫度為350°C。另外， 等離子體CVD裝置是電極面積為6000cm2的平行平板型的。樣品1使用硅烷與氮的混合氣 體作為供應(yīng)氣體而形成。樣品2至5使用硅烷、氮及氨的混合氣體作為供應(yīng)氣體而形成。以 下表1示出各樣品的成膜條件。
[0253] [表 1]

【權(quán)利要求】
1. 一種半導(dǎo)體裝置，包括： 柵電極層； 所述柵電極層上的第一柵極絕緣層； 所述第一柵極絕緣層上的第二柵極絕緣層； 所述第二柵極絕緣層上的氧化物半導(dǎo)體層；以及 與所述氧化物半導(dǎo)體層電連接的源電極層及漏電極層， 其中，所述第二柵極絕緣層的厚度小于所述第一柵極絕緣層的厚度， 所述第一柵極絕緣層及所述第二柵極絕緣層都包含氮化硅， 并且，所述第二柵極絕緣層具有比所述第一柵極絕緣層低的氫濃度。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述柵電極層包括銅。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述氧化物半導(dǎo)體層包括構(gòu)成元素相同但 組成不同的第一氧化物半導(dǎo)體層與第二氧化物半導(dǎo)體層的疊層結(jié)構(gòu)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，還包括： 覆蓋所述源電極層及所述漏電極層且與所述氧化物半導(dǎo)體層部分接觸的第一絕緣層； 以及 所述第一絕緣層上的第二絕緣層， 其中所述第一絕緣層包含含有氮且具有比所述第二絕緣層低的氫濃度的硅膜， 并且所述第二絕緣層包含含有氮且對應(yīng)于在電子自旋共振波譜法中在g因子為2. 003 時出現(xiàn)的信號的自旋密度為1X l〇17spins/cm3或更低的硅膜。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述半導(dǎo)體裝置為選自具有顯示部的桌 子、電視裝置、計算機和平板終端中的一個。
6. -種半導(dǎo)體裝置，包括： 柵電極層； 所述柵電極層上的第一柵極絕緣層； 所述第一柵極絕緣層上的第二柵極絕緣層； 所述第二柵極絕緣層上的氧化物半導(dǎo)體層；以及 與所述氧化物半導(dǎo)體層電連接的源電極層及漏電極層， 其中，所述第二柵極絕緣層的厚度小于所述第一柵極絕緣層的厚度， 所述第一柵極絕緣層包含含有氮且對應(yīng)于在電子自旋共振波譜法中在g因子為2. 003 時出現(xiàn)的信號的自旋密度為1X l〇17spins/cm3或更低的硅膜， 并且，所述第二柵極絕緣層包含含有氮且具有比所述第一柵極絕緣層低的氫濃度的硅 膜。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述柵電極層包括銅。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述氧化物半導(dǎo)體層包括構(gòu)成元素相同但 組成不同的第一氧化物半導(dǎo)體層與第二氧化物半導(dǎo)體層的疊層結(jié)構(gòu)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體裝置，還包括： 覆蓋所述源電極層及所述漏電極層且與所述氧化物半導(dǎo)體層部分接觸的第一絕緣層； 以及 所述第一絕緣層上的第二絕緣層， 其中所述第一絕緣層包含含有氮且具有比所述第二絕緣層低的氫濃度的硅膜， 并且所述第二絕緣層包含含有氮且對應(yīng)于在電子自旋共振波譜法中在g因子為2. 003 時出現(xiàn)的信號的自旋密度為1X l〇17spins/cm3或更低的硅膜。
10. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述半導(dǎo)體裝置為選自具有顯示部的桌 子、電視裝置、計算機和平板終端中的一個。
11. 一種半導(dǎo)體裝置，包括： 柵電極層； 所述柵電極層上的第一柵極絕緣層； 所述第一柵極絕緣層上的第二柵極絕緣層； 所述第二柵極絕緣層上的第三柵極絕緣層； 所述第三柵極絕緣層上的氧化物半導(dǎo)體層；以及 與所述氧化物半導(dǎo)體層電連接的源電極層及漏電極層， 其中，所述第二柵極絕緣層的厚度大于所述第一柵極絕緣層的厚度， 所述第三柵極絕緣層的厚度小于所述第二柵極絕緣層的厚度， 所述第二柵極絕緣層包含含有氮且對應(yīng)于在電子自旋共振波譜法中在g因子為2. 003 時出現(xiàn)的信號的自旋密度為1X l〇17spins/cm3或更低的硅膜， 并且，所述第一柵極絕緣層及所述第三柵極絕緣層都包含含有氮且具有比所述第二柵 極絕緣層低的氫濃度的硅膜。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述柵電極層包括銅。
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)體層包括構(gòu)成元素相同 但組成不同的第一氧化物半導(dǎo)體層與第二氧化物半導(dǎo)體層的疊層結(jié)構(gòu)。
14. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體裝置，還包括： 覆蓋所述源電極層及所述漏電極層且與所述氧化物半導(dǎo)體層部分接觸的第一絕緣層； 以及 所述第一絕緣層上的第二絕緣層， 其中所述第一絕緣層包含含有氮且具有比所述第二絕緣層低的氫濃度的硅膜， 并且所述第二絕緣層包含含有氮且對應(yīng)于在電子自旋共振波譜法中在g因子為2. 003 時出現(xiàn)的信號的自旋密度為1X l〇17spins/cm3或更低的硅膜。
15. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述半導(dǎo)體裝置為選自具有顯示部的桌 子、電視裝置、計算機和平板終端中的一個。
【文檔編號】G02F1/1345GK104285302SQ201380024388
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2013年4月24日 優(yōu)先權(quán)日:2012年5月10日
【發(fā)明者】宮本敏行, 野村昌史, 羽持貴士, 岡崎健一 申請人:株式會社半導(dǎo)體能源研究所