導(dǎo)通狀態(tài)，晶體管304_i成為導(dǎo)通狀態(tài)，并且晶體管305_i成為截止?fàn)顟B(tài)。因此，將從布線 311」輸出的信號(hào)供應(yīng)到電路301_i+l的布線115和電路301_i-l的布線114。
[0077] 另外，輸入到布線315和布線316中的一方或雙方的信號(hào)的振幅電壓優(yōu)選大于輸入 到N個(gè)布線311、布線312以及布線313中的至少一個(gè)的信號(hào)的振幅電壓。
[0078]實(shí)施方式3 本實(shí)施方式對(duì)構(gòu)成實(shí)施方式1或2所說明的電路的晶體管的一個(gè)例子進(jìn)行說明。具體而 言，對(duì)使用氧化物半導(dǎo)體形成溝道區(qū)的晶體管的結(jié)構(gòu)及制造工序的例子進(jìn)行說明。
[0079]作為氧化物半導(dǎo)體，可以使用四元金屬氧化物的In-Sn-Ga-Zn-O類氧化物半導(dǎo)體， 三元金屬氧化物的In-Ga-Zn-O類氧化物半導(dǎo)體、In-Sn-Zn-O類氧化物半導(dǎo)體、In-Al-Zn-O 類氧化物半導(dǎo)體、Sn-Ga-Zn-O類氧化物半導(dǎo)體、Al-Ga-Zn-O類氧化物半導(dǎo)體、Sn-Al-Zn-O類 氧化物半導(dǎo)體，二元金屬氧化物的In-Zn-O類氧化物半導(dǎo)體、Sn-Zn-O類氧化物半導(dǎo)體、Al-Zn-O類氧化物半導(dǎo)體、Zn-Mg-O類氧化物半導(dǎo)體、Sn-Mg-O類氧化物半導(dǎo)體、In-Mg-O類氧化 物半導(dǎo)體，In-O類氧化物半導(dǎo)體、Sn-O類氧化物半導(dǎo)體、Zn-O類氧化物半導(dǎo)體等的氧化物半 導(dǎo)體。另外，也可以對(duì)上述氧化物半導(dǎo)體添加 Si〇2。
[0080] 另外，作為氧化物半導(dǎo)體，可以使用由InMO3(ZnO)m(HiM)且m不是自然數(shù))表示的物 質(zhì)。在此，M表示選自Ga、Al、Mn及Co中的一種或多種金屬元素。例如，作為M，有Ga、Ga及AUGa 及Mn或Ga及Co等。在具有由InMO3(ZnO)m(HiX)且m不是自然數(shù))表示的組成化學(xué)式的氧化物半 導(dǎo)體中，將具有作為M包含Ga的結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體稱為In-Ga-Zn-O類氧化物半導(dǎo)體，并且 將In-Ga-Zn-O類氧化物半導(dǎo)體的薄膜還稱為In-Ga-Zn-O類膜。另外，本說明書所述的由In-Ga-Zn-O表示的氧化物半導(dǎo)體材料是InGa0 3(Zn0)m(m>0且m不是自然數(shù)），可以通過使用ICP-MS的或RBS的分析確認(rèn)到m不是自然數(shù)。
[0081] 參照?qǐng)DIlA至圖IlD說明使用氧化物半導(dǎo)體形成溝道區(qū)的晶體管的制造方法的一 個(gè)例子。
[0082] 圖IIA至圖11D示出晶體管的截面結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子。圖11A至圖11D所示的晶體管 410是底柵溝道蝕刻型晶體管。
[0083] 另外，圖IlA至圖IlD示出單柵結(jié)構(gòu)的晶體管，但是根據(jù)需要也可以采用具有多個(gè) 溝道區(qū)的多柵的晶體管。
[0084]以下，使用圖IIA至圖11D說明在襯底400上制造晶體管410的工序。
[0085]首先，在具有絕緣表面的襯底400上形成導(dǎo)電膜之后，通過第一光刻工序形成柵電 極層411。
[0086]雖然對(duì)于可以用作具有絕緣表面的襯底400的襯底沒有特別限制，但襯底對(duì)后面 將進(jìn)行的熱處理至少具有足夠的耐熱性是必要的。例如，可以使用包括鋇硼硅酸鹽玻璃或 鋁硼硅酸鹽玻璃等的玻璃襯底。當(dāng)后面要進(jìn)行的熱處理的溫度高時(shí)，優(yōu)選使用其應(yīng)變點(diǎn)為 730°C以上的玻璃襯底。
[0087]此外，也可以在襯底400與柵電極層411之間設(shè)置作為基底膜的絕緣膜?；啄ぞ?有防止雜質(zhì)元素從襯底400擴(kuò)散的功能，并且基底膜可以使用包括選自氮化硅膜、氧化硅 膜、氮氧化硅膜和氧氮化硅膜中的一種或多種膜的單層或疊層結(jié)構(gòu)形成。
[0088]另外，柵電極層411可以形成為具有包括鉬、鈦、鉻、鉭、鎢、鋁、銅、釹、鈧等金屬材 料或以這些金屬材料為主要成分的合金材料的單層或疊層。
[0089]接著，在柵電極層411上形成柵極絕緣層402。
[0090]柵極絕緣層402可以通過等離子體CVD法或?yàn)R射法等形成為具有包括氧化硅層、氮 化硅層、氧氮化硅層、氮氧化硅層或氧化鋁層的單層或疊層的結(jié)構(gòu)。此外，作為柵極絕緣層 可以使用高k(High-k)材料，例如氧化鉿(HfO x)或氧化鉭(TaOx)。將柵極絕緣層402的厚度設(shè) 定為IOOnm以上且500nm以下。當(dāng)采用疊層結(jié)構(gòu)形成柵極絕緣層402時(shí)，例如層疊厚度為50nm 以上且200nm以下的第一柵極絕緣層和厚度為5nm以上且300nm以下的第二柵極絕緣層。
[0091] 在本實(shí)施方式中，利用等離子體增強(qiáng)CVD法形成厚度為IOOnm以下的氧氮化硅層作 為柵極絕緣層402。
[0092] 另外，作為柵極絕緣層402也可以使用高密度等離子體裝置形成氧氮化硅膜。在 此，高密度等離子體裝置是指能夠?qū)崿F(xiàn)IX IO1Vcm3以上的等離子體密度的裝置。例如，施加 3kW至6kW的微波功率產(chǎn)生等離子體，而形成絕緣膜。因?yàn)槔酶呙芏鹊入x子體裝置得到的 絕緣膜可以形成為其厚度均勻，所以絕緣膜的臺(tái)階覆蓋性優(yōu)越。另外，由高密度等離子體裝 置得到的絕緣膜可以精密地控制薄膜厚度。
[0093] 使用高密度等離子體裝置而得到的絕緣膜與使用現(xiàn)有的平行平板型PCVD裝置而 得到的絕緣膜很不相同，并且，在使用相同的蝕刻劑比較蝕刻速度的情況下，使用高密度等 離子體裝置而得到的絕緣膜的蝕刻速度比使用現(xiàn)有的平行平板型PCVD裝置而得到的絕緣 膜的蝕刻速度慢10%以上或20%以上，從而可以說使用高密度等離子體裝置而得到的絕緣膜 是致密的膜。
[0094] 另外，由于通過在后面的工序中實(shí)現(xiàn)本征（i型)或?qū)嵸|(zhì)上本征的氧化物半導(dǎo)體(高 純度化了的氧化物半導(dǎo)體)對(duì)界面態(tài)或界面電荷非常敏感，所以氧化物半導(dǎo)體與柵極絕緣 層之間的界面很重要。由此，要求與高純度化了的氧化物半導(dǎo)體接觸的柵極絕緣層(GI)的 高質(zhì)量化。從而，使用微波（2.45GHz )的高密度等離子體CVD可以形成致密的絕緣耐壓高的 高質(zhì)量的絕緣膜，因此是優(yōu)選的。這是因?yàn)槿缦戮壒?通過使高純度化了的氧化物半導(dǎo)體與 高質(zhì)量的柵極絕緣層密接，可以降低界面態(tài)并使界面特性良好。重要的是柵極絕緣層具有 與氧化物半導(dǎo)體的較低的界面態(tài)密度和有利的界面，以及作為柵極絕緣層具有有利的膜質(zhì) 量。
[0095] 接著，在柵極絕緣層402上形成2nm以上且200nm以下厚的氧化物半導(dǎo)體膜430。氧 化物半導(dǎo)體膜430使用In-Ga-Zn-O類氧化物半導(dǎo)體膜或In-Zn-O類的氧化物半導(dǎo)體膜等。在 本實(shí)施方式中，使用In-Ga-Zn-O類氧化物半導(dǎo)體靶材并通過濺射法來形成氧化物半導(dǎo)體膜 430。該階段的截面圖相當(dāng)于圖11A。此外，可以在稀有氣體(典型的是氬)氣氛下、氧氣氛下 或稀有氣體(典型的是氬)及氧的混合氣氛下通過濺射法形成氧化物半導(dǎo)體膜430。
[0096] 在此，使用包含In、Ga及Zn的金屬氧化物革E材（In2〇3 :Ga2〇3: ZnO=I: 1:1 [摩爾數(shù) 比])并以如下條件下進(jìn)行成膜，該條件是:襯底和靶材之間的距離是100mm;壓力是0.2Pa; 直流(DC)功率是0.5kW;氣氛是包含氬及氧(氬:氧=30sccm: 20sccm，氧流量比率40%)氣氛。 此外，通過使用脈沖直流(DC)功率，可以減少當(dāng)成膜時(shí)產(chǎn)生的粉狀物質(zhì)，膜厚度也變?yōu)榫?勻，所以這是優(yōu)選的。將In-Ga-Zn-O類膜的厚度設(shè)定為5nm以上且200nm以下。在本實(shí)施方式 中，作為氧化物半導(dǎo)體膜，使用In-Ga-Zn-O類金屬氧化物靶材通過濺射法形成厚度為20nm 的In-Ga-Zn-O類膜。接著，通過第二光刻工序?qū)⒀趸锇雽?dǎo)體膜430加工為島狀氧化物半導(dǎo) 體層。
[0097]接著，進(jìn)行氧化物半導(dǎo)體層的脫水化或脫氫化。進(jìn)行脫水化或脫氫化的第一加熱 處理的溫度設(shè)定為400°C以上且750°C以下，優(yōu)選為400°C以上且低于襯底的應(yīng)變點(diǎn)。在此， 對(duì)加熱處理裝置之一的電爐引入襯底，在氮?dú)夥障乱?50°C對(duì)氧化物半導(dǎo)體層進(jìn)行一個(gè)小 時(shí)的加熱處理，然后不使襯底暴露于大氣以防止水、氫混入到氧化物半導(dǎo)體層，由此獲得氧 化物半導(dǎo)體層431 (參照?qǐng)D11B)。
[0098] 注意，加熱處理裝置不局限于電爐，可以具備通過由電阻加熱器等的加熱器產(chǎn)生 的熱傳導(dǎo)或熱輻射而對(duì)被處理對(duì)象進(jìn)行加熱的裝置。例如，可以使用GRTA(Gas Rapid Thermal Anneal:氣體快速熱退火）裝置、LRTA(Lamp Rapid Thermal Anneal:燈快速熱退 火)裝置等的RTA(Rapid Thermal Anneal:快速熱退火)裝置。LRTA裝置是利用從如鹵素?zé)簟?金鹵燈、氙弧燈、碳弧燈、高壓鈉燈或高壓汞燈等的燈發(fā)出的光（電磁波)的輻射加熱被處理 對(duì)象的裝置。GRTA裝置是使用高溫的氣體進(jìn)行加熱處理的裝置。作為氣體，使用即使進(jìn)行加 熱處理也不與被處理對(duì)象產(chǎn)生反應(yīng)的惰性氣體(如氬等的稀有氣體或氮）。
[0099]例如，作為第一加熱處理，也可以如下地進(jìn)行GRTA，在該GRTA中，將襯底移動(dòng)到加 熱為650°C至700°C的高溫的惰性氣體中，加熱幾分鐘，然后將襯底從加熱為高溫的惰性氣 體中移動(dòng)并取出。當(dāng)采用GRTA時(shí)，可以進(jìn)行短時(shí)間內(nèi)的高溫加熱處理。
[0100]另外，在第一加熱處理的氣氛中，優(yōu)選不使氮、諸如氦、氖、氬等的稀有氣體或干燥 空氣包含水、氫等。例如，在加熱處理裝置內(nèi)所引入的氮或稀有氣體(諸如氦、氖或氬等）的 純度優(yōu)選為6N(99.9999%)以上，更優(yōu)選為7N(99.99999%)以上（即，雜質(zhì)濃度優(yōu)選為Ippm以 下，更優(yōu)選為〇. Ippm以下）。
[0101]另外，也可以對(duì)加工成島狀氧化物半導(dǎo)體層之前的氧化物半導(dǎo)體膜430進(jìn)行氧化 物半導(dǎo)體層的第一加熱處理。在此情況下，在第一加熱處理之后從加熱裝置拿出襯底，以進(jìn) 行第二光刻工序。
[0102] 另外，在柵極絕緣層402中形成開口部時(shí)，開口部的形成也可以在對(duì)氧化物半導(dǎo)體 膜430進(jìn)行脫水化或脫氫化處理之前或者之后進(jìn)行。
[0103] 注意，這里的對(duì)氧化物半導(dǎo)體膜430的蝕刻不局限于濕法蝕刻，而也可以使用干法 蝕刻。
[0104] 作為用于氧化物半導(dǎo)體膜430的干法蝕刻的蝕刻氣體，優(yōu)選使用含氯的氣體(例如 氯(Cl2)、三氯化硼(BCl 3)等）。
[0105] 作為用于氧化物半導(dǎo)體膜430的濕法蝕刻的蝕刻液，可以使用磷酸、醋酸以及硝酸 混合的溶液、過氧化氫氨混合物(3 Iwt. %的過氧化氫水:28wt. %的氨水:水=5:2:2 )等。另外， 可以使用IT0-07N(由日本關(guān)東化學(xué)株式會(huì)社制造）。
[0106] 接著，在柵極絕緣層402及氧化物半導(dǎo)體層431上形成金屬導(dǎo)電膜。使用濺射法或 真空蒸鍍法形成金屬導(dǎo)電膜即可。作為金屬導(dǎo)電膜的材料，可舉出選自鋁(A1)、鉻(Cr)、銅 (Cu)、鉭(Ta)、鈦(Ti)、鉬(Mo)、鎢(W)、釹(Nd)、鈧(Sc)中的元素；以任意這些元素為成分的 合金;或者組合任意這些元素的合金等。另外，也可以使用任意上述元素的氮化膜。此外，也 可以使用選自錳(Mn)、鎂(Mg)、鋯(Zr)、鈹(Be)、釔(Y)中的任一種或多種的材料。另外，金屬 導(dǎo)電膜可以采用單層結(jié)構(gòu)或兩層以上的疊層結(jié)構(gòu)。例如，可以舉出：包含硅的鋁膜的單層結(jié) 構(gòu);在鋁膜上層疊鈦膜的兩層結(jié)構(gòu);依次層疊鈦膜、鋁膜、鈦膜的三層結(jié)構(gòu)等。
[0107] 在形成金屬導(dǎo)電膜之后進(jìn)行加熱處理的情況下，金屬導(dǎo)電膜優(yōu)選具有能夠耐受該 加熱處理的耐熱性。
[0108]通過第三光刻工序在金屬導(dǎo)電膜上形成抗蝕劑掩模，選擇性地進(jìn)行蝕刻來形成源 電極層415a、漏電極層415b，然后去除抗蝕劑掩模(參照?qǐng)D11C)。
[0109]在本實(shí)施方式中，將鈦膜用作金屬導(dǎo)電膜，將In-Ga-Zn-O類氧化物用作氧化物半 導(dǎo)體層431，并且將過氧化氫氨溶液(氨、水、過氧化氫水的混合液)用作蝕刻劑。
[0110]注意，在第三光刻工序中，氧化物半導(dǎo)體層431有時(shí)僅有一部分被蝕刻，而成為包 括槽部(凹部)的氧化物半導(dǎo)體層。
[0111]另外，為了縮減在光刻工序中使用的光掩模數(shù)量及工序數(shù)，也可以使用多色調(diào)掩 模來進(jìn)行蝕刻工序，該多色調(diào)掩模是所透過的光具有多種強(qiáng)度的曝光掩模。使用多色調(diào)掩 模形成的抗蝕劑掩模具有多種厚度，并且通過進(jìn)行灰化可以進(jìn)一步改變其形狀，所以可以 將多色調(diào)掩模用于將膜加工為不同圖案的多個(gè)蝕刻工序。因此，可以利用一個(gè)多色調(diào)掩模 形成對(duì)應(yīng)于至少兩種以上的不同圖案的抗蝕劑掩模。從而，可以縮減曝光掩模數(shù)，并還可以 縮減與其對(duì)應(yīng)的光刻工序，所以可以實(shí)現(xiàn)工序的簡(jiǎn)化。
[0112]接著，進(jìn)行使用一氧化二氮(N2〇)、氮(N2)或氬(Ar)等的氣體的等離子體處理。通過 該等離子體處理去除附著在被露出的氧化物半導(dǎo)體層的表面上的水等。另外，還可以進(jìn)行 使用氧和氬的混合氣體的等離子體處理。
[0113]在進(jìn)行等離子體處理后，以不接觸于大氣的方式形成與氧化物半導(dǎo)體層431的一 部分接觸的成為保護(hù)絕緣膜的氧化物絕緣層416。
[0114] 將氧化物絕緣層416的厚度至少設(shè)定為Inm以上，并且可以適當(dāng)?shù)厥褂脼R射法等的 防止水、氫等的雜質(zhì)混入氧化物絕緣層416的方法來形成氧化物絕緣層416。如果氧化物絕 緣層416含有氫，該氫侵入到氧化物半導(dǎo)體層，從而使氧化物半導(dǎo)體層431的背溝道低電阻 化(具有N型導(dǎo)電型)而形成寄生溝道。因此，為了使氧化物絕緣層416盡量地不含有氫，作為 采用的成膜方法，不使用氫是重要的。
[0115] 在本實(shí)施方式中，通過濺射法形成用作氧化物絕緣層416的厚度為200nm的氧化硅 膜。將形成膜時(shí)的襯底溫度設(shè)定為室溫以上且300°C以下即可，在本實(shí)施方式中將該襯底溫 度設(shè)定為l〇〇°C。通過濺射法進(jìn)行的氧化硅膜的成膜可以在稀有氣體(典型的是氬)氣氛下、 氧氣氛下或包含稀有氣體(典型的是氬)及氧的氣氛下進(jìn)行。另外，作為靶材，可以使用氧化 硅靶材或硅靶材。例如，可以在包括氧及氮的氣氛下使用硅靶材并通過濺射法來形成氧化 娃膜。
[0116]接著，在惰性氣體氣氛下、干燥空氣氣氛下或氧氣體氣氛下進(jìn)行第二加熱處理(優(yōu) 選為200°C以上且400°C以下，例如為250°C以上且350°C以下）。例如，在氮?dú)夥障逻M(jìn)行250°C 且1小時(shí)的第二加熱處理。通過進(jìn)行第二加