半導(dǎo)體裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體裝置及半導(dǎo)體裝置的制造方法。
[0002] 注意，在本說明書中，半導(dǎo)體裝置是指能夠通過利用半導(dǎo)體特性而工作的任何裝 置，因此電光裝置、半導(dǎo)體電路W及電子設(shè)備等都是半導(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)體層形成晶體管的技術(shù)受到關(guān)注。該晶 體管被應(yīng)用于廣泛范圍的半導(dǎo)體裝置例如集成電路和顯示裝置。作為可用于晶體管的半導(dǎo) 體層，娃膜被眾所周知。
[0004] 作為晶體管的半導(dǎo)體層使用非晶娃膜還是多晶娃膜取決于目的。例如，因為在大 尺寸襯底上形成膜的技術(shù)已經(jīng)確立，所W作為大尺寸的顯示裝置中的晶體管，優(yōu)選使用非 晶娃膜。另一方面，對于在相同的襯底上形成驅(qū)動電路的高功能的顯示裝置中包含的晶體 管，優(yōu)選使用可W形成具有高場效應(yīng)遷移率的晶體管的多晶娃膜。作為用來形成多晶娃膜 的方法，已知對非晶娃膜進(jìn)行的高溫加熱處理或激光處理。
[0005] 并且，近年來，氧化物半導(dǎo)體層受到關(guān)注。例如，公開了包括包含鋼、嫁及鋒且具有 低于l〇i8/cm3的載流子密度的氧化物半導(dǎo)體層的晶體管（參照專利文獻(xiàn)1)。
[0006] 氧化物半導(dǎo)體層可W通過姍射法形成，由此可W被用于大尺寸的顯示裝置中的晶 體管。并且，包括氧化物半導(dǎo)體層的晶體管具有高場效應(yīng)遷移率；由此，可W得到在相同的 襯底上形成驅(qū)動電路的高功能的顯示裝置。另外，因為用于包括非晶娃膜的晶體管的生產(chǎn) 裝置的一部分可W改良而利用，所W有可W減少資本投資的優(yōu)點(diǎn)。
[0007] 已知當(dāng)包括氧化物半導(dǎo)體層的晶體管關(guān)閉時，該晶體管的具有極低的泄漏電流。 例如，公開了利用作為包括氧化物半導(dǎo)體層的晶體管的特性的低泄漏電流的低耗電量的 CPU (參照專利文獻(xiàn)2)。
[000引[參考文獻(xiàn)]
[0009] [專利文獻(xiàn)1]日本專利申請公開第2006-165528號公報
[0010] [專利文獻(xiàn)2]美國專利申請公開第2012/0032730號說明書

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 隨著包括氧化物半導(dǎo)體層的晶體管的應(yīng)用擴(kuò)大，從各個方面要求可靠性。于是，本 發(fā)明的一個方式的目的是得到具有穩(wěn)定的電特性的包括氧化物半導(dǎo)體層的晶體管。其另一 個目的是提供包括上述晶體管的高可靠性的半導(dǎo)體裝置。
[0012] 根據(jù)本發(fā)明的一個方式，半導(dǎo)體裝置包括包含氧化物層和氧化物半導(dǎo)體層的多層 膜、與多層膜接觸的柵極絕緣膜W及隔著柵極絕緣膜與多層膜重疊的柵電極。氧化物半導(dǎo) 體層包含鋼。氧化物半導(dǎo)體層與氧化物層接觸。氧化物層包含鋼且具有比氧化物半導(dǎo)體層 大的能隙。
[0013] 注意，包含鋼的氧化物半導(dǎo)體層或氧化物層的典型例子包括In-Ga氧化物、In-Zn 氧化物和 In-M-化氧化物（M 為 Al、Ti、Ga、Y、化、Sn、La、Ce、Nd 或 Hf)。
[0014] 根據(jù)本發(fā)明的另一個方式，半導(dǎo)體裝置包括包含氧化物層和氧化物半導(dǎo)體層的多 層膜、與多層膜接觸的柵極絕緣膜、隔著柵極絕緣膜與多層膜重疊的柵電極。氧化物半導(dǎo)體 層包含鋼。氧化物半導(dǎo)體層與氧化物層接觸。氧化物層包含鋼。氧化物層的導(dǎo)帶底端的能 量比起氧化物半導(dǎo)體層的導(dǎo)帶底端的能量近于真空能級。注意，真空能級與導(dǎo)帶底端之間 的能隙被稱為電子親和能。
[0015] 根據(jù)本發(fā)明的另一個方式，半導(dǎo)體裝置包括；包含第一氧化物層、第二氧化物層W 及氧化物半導(dǎo)體層的多層膜；與多層膜接觸的柵極絕緣膜；隔著柵極絕緣膜與多層膜重疊 的柵電極。氧化物半導(dǎo)體層包含鋼。氧化物半導(dǎo)體層與第一氧化物層接觸。第一氧化物層 包含鋼并具有比氧化物半導(dǎo)體層大的能隙。氧化物半導(dǎo)體層與第二氧化物層接觸，所述第 二氧化物與第一氧化物層對置。第二氧化物層包含鋼并具有比氧化物半導(dǎo)體層大的能隙。
[0016] 根據(jù)本發(fā)明的另一個方式，半導(dǎo)體裝置包括；包含第一氧化物層、第二氧化物層W 及氧化物半導(dǎo)體層的多層膜；與多層膜接觸的柵極絕緣膜；隔著柵極絕緣膜與多層膜重疊 的柵電極。氧化物半導(dǎo)體層包含鋼。氧化物半導(dǎo)體層與第一氧化物層接觸。第一氧化物層 包含鋼。第一氧化物層的導(dǎo)帶底端的能量比起氧化物半導(dǎo)體層的導(dǎo)帶底端的能量近于真空 能級，氧化物半導(dǎo)體層與第二氧化物層接觸，所述第二氧化物與第一氧化物層對置。第二 氧化物層包含鋼。第二氧化物層的導(dǎo)帶底端的能量比起氧化物半導(dǎo)體層的導(dǎo)帶底端的能量 近于真空能級。
[0017] 為了得到在氧化物半導(dǎo)體層中形成溝道的具有穩(wěn)定的電特性的晶體管，通過降低 氧化物半導(dǎo)體層中的雜質(zhì)濃度而使氧化物半導(dǎo)體層高純化來實(shí)現(xiàn)高純度本征的氧化物半 導(dǎo)體層是有效的。得到高純度本征的氧化物半導(dǎo)體層是指使氧化物半導(dǎo)體層高純化或?qū)嵸|(zhì) 上高純化來實(shí)現(xiàn)本征或?qū)嵸|(zhì)上本征的氧化物半導(dǎo)體層。注意，在實(shí)質(zhì)上高純度本征的氧化 物半導(dǎo)體層的情況下，其載流子密度低于1 X lOU/cm3、低于1 X IQis/cm3或低于1 X 10 "/cm3。 在氧化物半導(dǎo)體層中，氨、氮、碳、娃W及除了主成分W外的金屬元素都成為雜質(zhì)，有時增大 載流子密度。為了降低氧化物半導(dǎo)體層中的雜質(zhì)濃度，優(yōu)選還降低接近于氧化物半導(dǎo)體層 的第一氧化物層和第H氧化物層的雜質(zhì)濃度。
[0018] 例如，在氧化物半導(dǎo)體層中，娃形成雜質(zhì)能級。有時該雜質(zhì)能級成為陷阱，使得晶 體管的電特性劣化。具體地，將氧化物半導(dǎo)體層中的娃濃度設(shè)定為低于1 X 1〇19原子/cm 3、 優(yōu)選低于5 X 1〇18原子/cm3,更優(yōu)選低于1 X 1〇18原子/cm3。注意，作為晶體管的柵極絕緣膜， 在很多情況下使用包含娃的絕緣膜例如氧化娃膜、氧氮化娃膜、氮化娃膜或氮氧化娃膜；由 此，優(yōu)選不使氧化物半導(dǎo)體層與柵極絕緣膜接觸。
[0019] 另外，氧化物半導(dǎo)體層中的氨及氮形成供體能級，使得載流子密度增大。
[0020] 在溝道形成在柵極絕緣膜和氧化物半導(dǎo)體層之間的界面的情況下，在該界面產(chǎn)生 界面散射，由此晶體管的場效應(yīng)遷移率降低。從上述觀點(diǎn)來看，優(yōu)選不與柵極絕緣膜接觸地 形成氧化物半導(dǎo)體層而將溝道從柵極絕緣膜離開。
[0021] 因此，當(dāng)將晶體管的溝道從柵極絕緣膜離開時，晶體管可W具有穩(wěn)定的電特性和 高場效應(yīng)遷移率。通過作為顯示裝置的開關(guān)元件使用該晶體管，可W得到高可靠性的顯示 裝置，因為晶體管具有穩(wěn)定的電特性。
[0022] 為了將晶體管的溝道從柵極絕緣膜離開，例如包含氧化物半導(dǎo)體層的多層膜可W 具有如下結(jié)構(gòu)。注意，氧化物半導(dǎo)體層優(yōu)選至少包含鋼，因為可w增大載流子遷移率。
[0023] 包含氧化物半導(dǎo)體層的多層膜至少包括氧化物半導(dǎo)體層（方便起見，稱為第二氧 化物層）W及第二氧化物層和柵極絕緣膜之間的第一氧化物層（也稱為阻擋層）。第一氧 化物層包括包含在第二氧化物層中的氧W外的一種W上的元素。另外，第一氧化物層的導(dǎo) 帶底端的能量比起第二氧化物層的導(dǎo)帶底端的能量近于真空能級0. 〇5eV W上、0. 〇7eV W 上、0. leV W上或0. 15eV W上且2eV W下、leV W下、0. 5eV W下或0. 4eV W下。此時，當(dāng)電 場施加到柵電極時，溝道形成在導(dǎo)帶底端的能量小的包含氧化物半導(dǎo)體層的多層膜的第二 氧化物層中。就是說，第一氧化物層形成在第二氧化物層和柵極絕緣膜之間，由此可W將晶 體管的溝道形成在不與柵極絕緣膜接觸的層（在此，第二氧化物層）中。另外，因為第一氧 化物層包括包含在第二氧化物層中的氧W外的一種W上的元素，所W在第一氧化物層和第 二氧化物層之間的界面不容易產(chǎn)生界面散射。因此，因為在該界面不阻礙載流子的移動，所 W晶體管可W具有高場效應(yīng)遷移率。
[0024] 例如，第一氧化物層也可比第二氧化物層高的原子比包含鉛、娃、鐵、嫁、錯、 紀(jì)、鉛、錫、銅、鋪或給。具體而言，第一氧化物層中的任意的上述元素的原子比與第二氧化 物層相比高1. 5倍W上，優(yōu)選為2倍W上，更優(yōu)選為3倍W上。上述元素與氧堅固地鍵合， 所W具有抑制氧缺位產(chǎn)生在第一氧化物層中的功能。就是說，與在第二氧化物層中相比，在 第一氧化物層中不容易產(chǎn)生氧缺位。
[00巧]或者，在第一氧化物層和第二氧化物層都是In-M-化氧化物且第一氧化物層和第 二氧化物層分別包含原子比為xi;y i;z 1的In、M和化、W及原子比為X2;y2:Z2的In、M和 化時，yi/xi需要比y 2A2大。注意，元素M是其與氧的鍵合力比In與氧的鍵合力大的金屬 元素，作為例子可W舉出Al、Ti、Ga、Y、Zr、Sn、La、Ce、Nd和Hf。優(yōu)選的是，選擇Yi/xi比y 2/ X2大1. 5倍W上的第一氧化物層及第二氧化物層。更優(yōu)選的是，選擇y i/xi比y 2/X2大2倍 W上的第一氧化物層及第二氧化物層。進(jìn)一步優(yōu)選的是，選擇yi/xi比y 2/x,大3倍W上的 第一氧化物層及第二氧化物層。此時，在第二氧化物層中，因為晶體管可W具有穩(wěn)定的電特 性，所W yi優(yōu)選為X iW上。但是，當(dāng)y 1為X1的3倍W上時，晶體管的場效應(yīng)遷移率變低，所 W yi優(yōu)選等于X 1或小于X 1的3倍。
[0026] 第一氧化物層的厚度為3nm W上且lOOnm W下，優(yōu)選為3nm W上且50nm W下。第 二氧化物層的厚度為3nm W上且200nm W下，優(yōu)選為3nm W上且lOOnm W下，更優(yōu)選為3nm W上且50nm W下。
[0027] 此外，包含氧化物半導(dǎo)體層的多層膜也可W包括與柵極絕緣膜對置且與絕緣膜及 第二氧化物層接觸的第H氧化物層（也稱為阻擋層）。第H氧化物層包含除第二氧化物層 所包含的氧W外的一種W上的元素。另外，第H氧化物層的導(dǎo)帶底端的能量比第二氧化物 層的導(dǎo)帶底端的能量近于真空能級0. 〇5eV W上、0. 〇7eV W上、0. lev W上或0. 15eV W上且 2eV W下、lev W下、0. 5eV W下或0. 4eV W下。此時，當(dāng)電場施加到柵電極時，在第H氧化物 層中不形成溝道。另外，第H氧化物層包含除第二氧化物層所包含的氧W外的一種W上的 元素，由此在第二氧化物層和第H氧化物層之間的界面不容易形成界面能級。當(dāng)該界面具 有界面能級時，有時形成將該界面用作溝道并具有不同闊值電壓的第二晶體管，使得晶體 管的外觀上的闊值電壓發(fā)生變動。因此，通過第H氧化物層，可W降低晶體管的電特性例如 闊值電壓的不均勻。注意，在包括第H氧化物層的情況下，有時包含氧化物半導(dǎo)體層的多層 膜不需要包括第一氧化物層。
[0028] 例如，第H氧化物層也可比第二氧化物層高的原子比包含鉛、娃、鐵、嫁、錯、 紀(jì)、鉛、錫、銅、鋪或給。具體而言，第H氧化物層中的上述元素的原子比與第二氧化物層相 比高1. 5倍W上，優(yōu)選為2倍W上，更優(yōu)選為3倍W上。任意的上述元素與氧堅固地鍵合， 所W具有抑制氧缺位產(chǎn)生在第H氧化物層中的功能。就是說，與在第二氧化物層中相比，在 第H氧化物層中不容易產(chǎn)生氧缺位。
[0029] 或者，在第二氧化物層和第H氧化物層都是In-M-化氧化物且第二氧化物層和第 H氧化物層分別包含原子比為X2;y 2:z 2的In、M和化、W及原子比為X 3;y 3:z 3的In、M和 化時，ysAs需要比y2/x2大。注意，元素M是其與氧的鍵合力比In與氧的鍵合力大的金屬 元素，作為例子可W舉出^、1'1、63、￥、21'、511、1^3、〔6、炯和冊。優(yōu)選的是，選擇73/而比7 2/ X2大1. 5倍W上的第二氧化物層及第立氧化物層。更優(yōu)選的是，選擇y 3/%比y 2A2大2倍 W上的第二氧化物層及第H氧化物層。進(jìn)一步優(yōu)選的是，選擇ysAs比y 2A2大3倍W上的 第二氧化物層及第H氧化物層。此時，在第二氧化物層中，因為晶體管可W具有穩(wěn)定的電特 性，所W y2優(yōu)選為X 2 W上。但是，當(dāng)y 2為X 2的3倍W上時，晶體管的場效應(yīng)遷移率變低，所 W y2優(yōu)選等于X 2或小于X 2的3倍。
[0030] 第H氧化物層的厚度為3nm W上且lOOnm W下，優(yōu)選為3nm W上且50nm W下。
[0031] 注意，第一氧化物層或第H氧化物層與晶體管的源電極（源區(qū)域）及漏電極（漏 區(qū)域）接觸地設(shè)置。
[0032] 當(dāng)晶體管的源電極（源區(qū)域）及漏電極（漏區(qū)域）至少與氧化物半導(dǎo)體層的側(cè)端 部接觸地設(shè)置時，源電極（源區(qū)域）及漏電極（漏區(qū)域）與溝道形成區(qū)域接觸，該是優(yōu)選的。
[0033] 根據(jù)本發(fā)明的一個方式，通過包含氧化物半導(dǎo)體層的多層膜，可W得到具有穩(wěn)定 的電特性的晶體管。另外，可W提供包括該晶體管的高可靠性的半導(dǎo)體裝置。
【附圖說明】
[0034] 圖1是說明本發(fā)明的一個方式的多層膜的截面圖。
[00巧]圖2示出本發(fā)明的一個方式的多層膜的ToF-SIMS的結(jié)果。
[0036] 圖3A至3C都示出本發(fā)明的一個方式的多層膜中的氧的擴(kuò)散。
[0037] 圖4示出本發(fā)明的一個方式的氧化物層和氧化物半導(dǎo)體層中的微粒的個數(shù)。
[003引圖5A和5B都示出本發(fā)明的一個方式的多層膜的帶結(jié)構(gòu)。
[0039] 圖6A和6B都說明本發(fā)明的一個方式的多層膜的帶結(jié)構(gòu)。
[0040] 圖7示出本發(fā)明的一個方式的多層膜的帶結(jié)構(gòu)。
[00川圖8A至8D都是利用TEM得到的本發(fā)明的一個方式的多層膜的透射電子圖像。 [004引圖9A至9D都是利用TEM得到的本發(fā)明的一個方式的多層膜的透射電子圖像。
[0043] 圖10A和10B說明從祀材剝離姍射粒子的狀態(tài)。
[0044] 圖11A和11B說明In-Ga-化氧化物的結(jié)晶結(jié)構(gòu)的一個例子。
[0045] 圖12A和12B是說明姍射粒子到達(dá)沉積表面并沉積的狀態(tài)的示意圖。
[0046] 圖13A和13B示出本發(fā)明的一個方式的多層膜的CPM測定結(jié)果。
[0047] 圖14是說明成膜裝置的一個例子的俯視圖。
[0048] 圖15A至15C是說明成膜室等的一個例子的截面圖。
[0049] 圖16A至16D是說明本發(fā)明的一個方式的半導(dǎo)體裝置的俯視圖及截面圖。
[0050] 圖17A至17C是說明本發(fā)明的一個方式的半導(dǎo)體裝置的制造方法的截面圖。
[0051] 圖18A和18B是說明本發(fā)明的一個方式的半導(dǎo)體裝置的制造方法的截面圖。
[0052] 圖19A至19C是說明本發(fā)明的一個方式的半導(dǎo)體裝置的俯視圖及截面圖。
[0053] 圖20A至20C是說明本發(fā)明的一個方式的半導(dǎo)體裝置的制造方法的截面圖。
[0054] 圖21A和21B是說明本發(fā)明的一個方式的半導(dǎo)體裝置的制造方法的截面圖。
[0055] 圖22A和22B都示出晶體管的Vg-Id特性。
[0056] 圖23A和23B都示出柵極BT測試的結(jié)果。
[0057] 圖24是說明本發(fā)明的一個方式的半導(dǎo)體裝置的一個例子的方框圖。
[0058] 圖25是說明本發(fā)明的一個方式的半導(dǎo)體裝置的一個例子的截面圖。
[0059] 圖26A至26C是說明本發(fā)明的一個方式的半導(dǎo)體裝置的一個例子的方框圖。
[0060] 圖27A至27C都說明本發(fā)明的一個方式的電子設(shè)備的一個例子。
【具體實(shí)施方式】
[0061] 下面，參照附帶附圖對本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。但是，本發(fā)明不局限于W 下說明，所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可W很容易地理解一個事實(shí)，就是其方式和詳細(xì)內(nèi) 容可W被變換為各種各樣的形式。此外，本發(fā)明不應(yīng)該被解釋為僅限定于W下所示的實(shí)施 方式中的說明。在參照附圖的發(fā)明結(jié)構(gòu)的說明中，在不同的附圖中共同使用相同部分的附 圖標(biāo)記。注意，相同的陰影圖案應(yīng)用于相似的部分，而有時不特別W附圖標(biāo)記表示相似的部 分。
[0062] 并且，為方便起見，使用本說明書中的"第一"和"第二"等序數(shù)，而其并不表示工 序順序或疊層順序。此外，本說明書中的序數(shù)不表示特定本發(fā)明的固有名稱。
[0063] 注意，在很多情況下，電壓表示某個電位與基準(zhǔn)電位（例如，接地電位佑ND)或源 電位）之間的電位差。由此，電壓也可W被稱為電位。
[0064] 即使使用"電連接"的表達(dá)，也有在現(xiàn)實(shí)的電路中沒有物理連接而布線僅延伸的情 況。
[0065] 并且，例如當(dāng)在電路工作中電流的方向發(fā)生變化的情況下，源極及漏極的功能可 能被調(diào)換。因此，在本說明書中，"源極"及"漏極"的術(shù)語可W被調(diào)換。
[0066] 本實(shí)施方式的說明可W適當(dāng)?shù)乇舜私M合。
[0067] <1.包含氧化物半導(dǎo)體層的多層膜〉
[0068] 參照圖1說明用于晶體管的包含氧化物半導(dǎo)體層的多層膜。
[0069] <1-1.多層膜的結(jié)構(gòu)〉
[0070] 在本節(jié)中，說明多層膜的結(jié)構(gòu)。
[0071] 在圖1中說明的多層膜106包括氧化物層106a、氧化物層106a上的氧化物半導(dǎo)體 層10化W及氧化物半導(dǎo)體層10化上的氧化物層106c。注意，雖然在下面的說明中多層膜 106具有H層，但是多層膜106也可W具有兩層或四層W上。例如，多層膜106也可W為包 含氧化物層106a和氧化物層106a上的氧化物半導(dǎo)體層10化的兩層膜?；蛘?，多層膜106 也可W為包含氧化物半導(dǎo)體層10化和氧化物半導(dǎo)體層10化上的氧化物層106c的兩層膜。
[0072] <1-2.組成及雜質(zhì)〉
[0073] 在本節(jié)中，參照圖2說明包括在多層膜106中的層中的娃濃度。
[0074] 在此，氧化物層106a通過使用In-Ga-化氧化物（In對Ga和化的原子比為1 ;3 : 2)的祀材的姍射法來形成。注意，作為沉積氣體使用氮?dú)怏w（流量；30sccm)及氧氣體（流 量；15sccm)，將壓力設(shè)定為0. 4Pa，將襯底溫度設(shè)定為20(TC，施加0. 5kW的DC功率。
[007引氧化物半導(dǎo)體層10化通過使用In-Ga-化氧化物（In對Ga和化的原子比為1 ;1 ; 1)的祀材的姍射法來形成。注意，作為沉積氣體使用氮?dú)怏w（流量；30sccm)及氧氣體（流 量；15sccm)，將壓力設(shè)定為0. 4Pa，將襯底溫度設(shè)定為30(TC，施加0. 5kW的DC功率。
[007引氧化物層106c通過使用In-Ga-化氧化物（In對Ga和化的原子比為1 ;3 ;2)的 祀材的姍射法來形成。注意，作為沉積氣體使用氮?dú)怏w（流量；30sccm)及氧氣體（流量： 15sccm)，將壓力設(shè)定為0. 4Pa，將襯底溫度設(shè)定為20(TC，施加0. 5kW的DC功率。
[0077] 在娃片上設(shè)置多層膜106,準(zhǔn)備沒有進(jìn)行加熱處理的樣品和W 45CTC進(jìn)行了 2小 時的加熱處理的樣品。圖2示出利用ToF-SIMS(Time-〇f-fli曲t secondary ion mass spectrometry)測定的樣品的深度方向的In、Ga和化的二次離子強(qiáng)度W及從Si〇3的二次 離子強(qiáng)度換算的深度方向的Si濃度（原子/cm3)。多層膜106包括具有l(wèi)Onm的厚度的氧 化物層106a、氧化物層106a上的具有l(wèi)Onm的厚度的氧化物半導(dǎo)體層10化W及氧化物半導(dǎo) 體層10化上的具有10皿的厚度的氧化物層106c。
[0078] 圖2示出根據(jù)當(dāng)成膜時使用的各祀材的組成，包括在多層膜106中的層的組成發(fā) 生變化。注意，層的組成不能使用圖2進(jìn)行單純的比較。
[0079] 圖2表示多層膜106的娃片和氧化物層106a之間的界面W及氧化物層106c的上 表面具有較高的Si濃度。另外，圖2示出氧化物半導(dǎo)體層10化中的Si濃度為利用ToF-SIMS 的檢測下限的IX l〇is原子/cm3左右。該可能是因為如下緣故；由于氧化物層106a和106c 的存在，氧化物半導(dǎo)體層10化不受到起因于娃片或表面污染的娃的影響。
[0080] 另外，從剛成膜之后（as-deposited)的樣品（沒有進(jìn)行加熱處理的樣品，在圖2 中稱為"as-cbpo")和加熱處理之后的樣品的比較可知，雖然因加熱處理而娃的擴(kuò)散的影 響小，但是當(dāng)成膜時主要發(fā)生娃的混入。
[0081] 為了使包括多層膜106的晶體管具有穩(wěn)定的電特性，使氧化物半導(dǎo)體層10化高純 度化而實(shí)現(xiàn)高純度本征氧化物半導(dǎo)體層是有效的。具體地，可W將氧化物半導(dǎo)體層10化的 載流子密度設(shè)定為低于1 X 10"/cm3、低于1 X 10"/cm3或低于1 X 10 "/cm3。在氧化物半導(dǎo)體 層10化中，氨、氮、碳、娃W及除了主成分W外的金屬元素成為雜質(zhì)。為了降低氧化物半導(dǎo) 體層10化中的雜質(zhì)濃度，優(yōu)選將接近于氧化物半導(dǎo)體層10化的氧化物層106a和106c中 的雜質(zhì)濃度還降低到與氧化物半導(dǎo)體層10化中的雜質(zhì)濃度同樣的程度。
[0082] 尤其是，當(dāng)在氧化物半導(dǎo)體層10化中包含高濃度的娃時，在氧化物半導(dǎo)體層10化 中起因于娃的雜質(zhì)能級被形成。有時該雜質(zhì)能級成為陷阱，使得晶體管的電特性劣化。為了 降低晶體管的電特性的劣化，可W將氧化物半導(dǎo)體層10化中的娃濃度設(shè)定為低于ixi〇i 9 原子/cm3、優(yōu)選低于5 X l〇is原子/cm3,更優(yōu)選低于1 X l〇is原子/cm3。并且，將氧化物層106a 和氧化物半導(dǎo)體層10化之間的界面及氧化物半導(dǎo)體層10化和氧化物層106c之間的界面 的娃濃度都設(shè)定為低于1 X 1〇19原子/cm 3、優(yōu)選低于5 X l〇is原子/cm 3,更優(yōu)選低于1 X l〇is 原子/cm3。
[0083] 另外，氧化物半導(dǎo)體層10化中的氨及氮形成供體能級，使得載流子密度增大。為 了使氧化物半導(dǎo)體層10化實(shí)現(xiàn)本征或?qū)嵸|(zhì)上本征，將通過SIMS測量的氧化物半導(dǎo)體層 10化中的氨濃度設(shè)定為2 X 1〇2順子/cm 3 W下，優(yōu)選為5 X 10 19原子/cm 3 W下，更優(yōu)選為 1 X 1〇19原子/cm咱下，進(jìn)一步優(yōu)選為5 X 10 1S原子/cm咱下。將通過SIMS測量的氧化物 半導(dǎo)體層10化中的氮濃度設(shè)定為低于5 X 1〇19原子/cm 3,優(yōu)選為5 X 1〇18原子/cm 3 W下，更 優(yōu)選為IX 1〇18原