半導(dǎo)體裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及半導(dǎo)體裝置。提供一種具有更穩(wěn)定的導(dǎo)電性的氧化物半導(dǎo)體膜。此外，通過使用氧化物半導(dǎo)體膜來提供具有穩(wěn)定的電特性及高可靠性的半導(dǎo)體裝置。氧化物半導(dǎo)體膜包括結(jié)晶區(qū)域，且結(jié)晶區(qū)域包括a-b面與膜的表面實質(zhì)上平行且c軸與膜的表面實質(zhì)上垂直的晶體；氧化物半導(dǎo)體膜具有穩(wěn)定的導(dǎo)電性且相對于可見光、紫外線光等的照射更電穩(wěn)定。通過將這種氧化物半導(dǎo)體膜用于晶體管，可以提供具有穩(wěn)定的電特性的可靠性高的半導(dǎo)體裝置。
【專利說明】半導(dǎo)體裝置
本申請是申請日為“2011年11月21日”、申請?zhí)枮椤?01180066610.6”、題為“氧化物
半導(dǎo)體膜以及半導(dǎo)體裝置”的分案申請。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明的實施方式涉及一種氧化物半導(dǎo)體膜及包括氧化物半導(dǎo)體膜的半導(dǎo)體裝置。
[0002]在本說明書中，半導(dǎo)體裝置涉及能夠通過利用半導(dǎo)體特性來作用的任何裝置，并且光電裝置、半導(dǎo)體電路及電子設(shè)備都是半導(dǎo)體裝置。
【背景技術(shù)】[0003]如在液晶顯示裝置中常見那樣，使用非晶硅、多晶硅等來制造形成在玻璃襯底等上的晶體管。使用非晶硅制造的晶體管可以容易形成在較大的玻璃襯底上。然而，使用非晶硅制造的晶體管具有低場效遷移率的缺點。雖然使用多晶硅制造的晶體管具有高場效遷移率，但是其具有不適合于較大玻璃襯底的缺點。
[0004]與具有上述缺點的使用硅制造的晶體管相比，有一種技術(shù)已受到注目，其中使用氧化物半導(dǎo)體來制造晶體管，且將該晶體管應(yīng)用于電子設(shè)備或光學(xué)裝置。例如，專利文獻I公開一種技術(shù)，其中使用包含In、Zn、Ga、Sn等的非晶氧化物作為氧化物半導(dǎo)體來制造晶體管。另外，專利文獻2公開一種技術(shù)，其中制造與專利文獻I同樣的晶體管且將該晶體管用作顯示裝置的像素中的開關(guān)元件等。
[0005]另外，至于在晶體管中使用的這種氧化物半導(dǎo)體，也有下列說明:氧化物半導(dǎo)體對雜質(zhì)不敏感，當(dāng)在膜中含有相當(dāng)大量的金屬雜質(zhì)時不會產(chǎn)生問題，且也可以使用含有大量的堿金屬(諸如鈉)且廉價的堿石灰玻璃(參照非專利文獻I)。
[0006][參照文獻]
[專利文獻]
[專利文獻I]日本專利申請公開2006-165529號 [專利文獻2]日本專利申請公開2006-165528號
[0007][非專利文獻]
[非專利文獻 I]Kamiya, Nomura,以及 Hosono, “Carrier Transport Properties andElectronic Structures of Amorphous Oxide Semiconductors:The present status，，，KOTAI BUTSURI (SOLID STATE PHYSICS),2009, Vol.44,pp.621-633

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]然而，在氧化物半導(dǎo)體膜及包括氧化物半導(dǎo)體膜的半導(dǎo)體裝置的制造工序中，例如當(dāng)在氧化物半導(dǎo)體膜中產(chǎn)生以氧缺陷為典型的缺陷時或?qū)⒊蔀橛脕砉?yīng)載流子的來源的氫進入氧化物半導(dǎo)體膜中時，氧化物半導(dǎo)體膜的導(dǎo)電性可能會改變。這種現(xiàn)象改變包括氧化物半導(dǎo)體膜的晶體管的電特性，其造成半導(dǎo)體裝置的可靠性下降。[0009]當(dāng)對這種氧化物半導(dǎo)體膜照射可見光或紫外光時，尤其氧化物半導(dǎo)體膜的導(dǎo)電性會改變。這種現(xiàn)象也改變包括氧化物半導(dǎo)體膜的晶體管的電特性，其造成半導(dǎo)體裝置的可靠性下降。
[0010]鑒于上述問題，一個目的是提供一種具有更穩(wěn)定的導(dǎo)電性的氧化物半導(dǎo)體膜。另外，一個目的是提供一種通過使用氧化物半導(dǎo)體膜而有穩(wěn)定的電特性的可靠性高的半導(dǎo)體
>J-U裝直。
[0011]所公開的發(fā)明的一個實施方式提供一種包括結(jié)晶區(qū)域的氧化物半導(dǎo)體膜，且該結(jié)晶區(qū)域包括a-b面與膜表面實質(zhì)上平行且c軸與膜表面實質(zhì)上垂直的晶體。亦即，氧化物半導(dǎo)體膜中的結(jié)晶區(qū)域具有c軸對準(zhǔn)。注意，氧化物半導(dǎo)體膜處于非單晶狀態(tài)。另外，氧化物半導(dǎo)體膜不完全處于非晶狀態(tài)。
[0012]所公開的發(fā)明的一個實施方式提供一種包括結(jié)晶區(qū)域的氧化物半導(dǎo)體膜。該結(jié)晶區(qū)域包括a-b面與膜表面實質(zhì)上平行且c軸與膜表面實質(zhì)上垂直的晶體。在從c軸方向進行電子束的照射的電子衍射強度測量中，散射向量的大小大于或等于3.Snm-1并小于或等于4.1nnT1的區(qū)域中的峰值的半峰全寬以及散射向量的大小大于或等于5.SnnT1并小于或等于7.1nnT1的區(qū)域中的峰值的半峰全寬分別大于或等于0.2nm_1 ?
[0013]在上述記載中，散射向量的大小大于或等于3.Snnr1并小于或等于4.1nnT1的區(qū)域中的峰值的半峰全寬優(yōu)選大于或等于0.^nT1并小于或等于0.Tnm-1,且散射向量的大小大于或等于5.SnnT1并小于或等于7.1nnT1的區(qū)域中的峰值的半峰全寬優(yōu)選大于或等于0.45nm-1并小于或等于1.^10另外，g值位于ESR測量中的1.93附近的區(qū)域中的峰值的自旋密度優(yōu)選低于1.3X IO18 (自旋/cm3)。另外，氧化物半導(dǎo)體膜可以包括多個結(jié)晶區(qū)域，且多個結(jié)晶區(qū)域中的結(jié)晶的a軸或 b軸方向可以互不相同。另外，氧化物半導(dǎo)體膜優(yōu)選具有由InGaO3 (ZnO)m (m不是自然數(shù))表示的結(jié)構(gòu)。
[0014]另外，所公開的發(fā)明的另一個實施方式提供一種半導(dǎo)體裝置，包括:第一絕緣膜；設(shè)置在第一絕緣膜上的包括結(jié)晶區(qū)域的氧化物半導(dǎo)體膜；設(shè)置為與氧化物半導(dǎo)體膜接觸的源電極和漏電極；設(shè)置在氧化物半導(dǎo)體膜上的第二絕緣膜；以及設(shè)置在第二絕緣膜上的柵電極。結(jié)晶區(qū)域包括a-b面與膜表面實質(zhì)上平行且c軸與膜表面實質(zhì)上垂直的晶體。
[0015]另外，所公開的發(fā)明的另一個實施方式提供一種半導(dǎo)體裝置，包括:柵電極；設(shè)置在柵電極上的第一絕緣膜；設(shè)置在第一絕緣膜上的包括結(jié)晶區(qū)域的氧化物半導(dǎo)體膜；設(shè)置為與氧化物半導(dǎo)體膜接觸的源電極和漏電極；以及設(shè)置在氧化物半導(dǎo)體膜上的第二絕緣膜。結(jié)晶區(qū)域包括a-b面與膜表面實質(zhì)上平行且c軸與膜表面實質(zhì)上垂直的晶體。
[0016]在上述記載中，優(yōu)選的是，第一金屬氧化物膜設(shè)置在第一絕緣膜和氧化物半導(dǎo)體膜之間，第一金屬氧化物膜包括氧化鎵、氧化鋅以及結(jié)晶區(qū)域，且結(jié)晶區(qū)域包括a-b面與膜表面實質(zhì)上平行且c軸與膜表面實質(zhì)上垂直的晶體。另外，在第一金屬氧化物膜中，氧化鋅的物質(zhì)量優(yōu)選低于氧化鎵的物質(zhì)量的25 %。另外，優(yōu)選的是，第二金屬氧化物膜設(shè)置在氧化物半導(dǎo)體膜與第二絕緣膜之間，第二金屬氧化物膜包括氧化鎵、氧化鋅以及結(jié)晶區(qū)域，且結(jié)晶區(qū)域包括a-b面與膜表面實質(zhì)上平行且c軸與膜表面實質(zhì)上垂直的晶體。另外，在第二金屬氧化物膜中，氧化鋅的物質(zhì)量優(yōu)選低于氧化鎵的物質(zhì)量的25 %。
[0017]在本說明書等中，“面A與面B實質(zhì)上平行”意味著“在面A的法線與面B的法線之間的角度大于或等于0°并小于或等于20° ”。另外，在本說明書等中，“線C與面B實質(zhì)上垂直”意味著“在線C與面B的法線之間的角度大于或等于0°并小于或等于20° ”。
[0018]包括a-b面與膜表面實質(zhì)上平行且c軸與膜表面實質(zhì)上垂直的結(jié)晶區(qū)域的氧化物半導(dǎo)體膜具有穩(wěn)定的導(dǎo)電性且相對于可見光、紫外光等的照射更電穩(wěn)定。通過將這種氧化物半導(dǎo)體膜用于晶體管，可以提供具有穩(wěn)定的電特性的可靠性高的半導(dǎo)體裝置。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1為根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的截面TEM圖像；
圖2示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的晶體結(jié)構(gòu)的平面圖及截面圖；
圖3為表示計算電子態(tài)密度的結(jié)果的圖；
圖4為包括氧缺陷的非晶氧化物半導(dǎo)體的帶圖；
圖5A及5B分別示出包括氧缺陷的非晶氧化物半導(dǎo)體的再結(jié)合模型；
圖6A至6E為示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的半導(dǎo)體裝置的制造工序的截面圖；
圖7A及7B為示出派射設(shè)備的示意圖；
圖8A及8B為不出晶種的晶體結(jié)構(gòu)的不意圖；
圖9A及9B為示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的半導(dǎo)體裝置的制造工序的截面圖；
圖1OA至IOC為分別示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的半導(dǎo)體裝置的截面圖；
圖1lA至IlC為分別示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的半導(dǎo)體裝置的截面圖；
圖12為示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的半導(dǎo)體裝置的帶結(jié)構(gòu)的圖；
圖13A至13E為根據(jù)本發(fā)明的一個示例的截面TEM圖像；
圖14A至14E為根據(jù)本發(fā)明的一個示例的平面TEM圖像；
圖15A至15E為根據(jù)本發(fā)明的一個示例的電子衍射圖案；
圖16A至16E為根據(jù)本發(fā)明的一個示例的平面TEM圖像及電子衍射圖案；
圖17為示出根據(jù)本發(fā)明的一個示例的電子衍射強度的圖；
圖18為示出根據(jù)本發(fā)明的一個示例的電子衍射強度中的第一峰值的半峰全寬的圖； 圖19為示出根據(jù)本發(fā)明的一個示例的電子衍射強度中的第二峰值的半峰全寬的圖； 圖20示出根據(jù)本發(fā)明的一個示例的XRD光譜；
圖21A及21B分別示出根據(jù)本發(fā)明的一個示例的XRD光譜；
圖22為示出根據(jù)本發(fā)明的一個示例的ESR測量的結(jié)果的圖；
圖23示出根據(jù)本發(fā)明的一個示例的用于量子化學(xué)計算中的氧缺陷的模型；
圖24為示出根據(jù)本發(fā)明的一個示例的低溫PL測量的結(jié)果的圖；
圖25為示出根據(jù)本發(fā)明的一個示例的負偏壓應(yīng)力光劣化的測量的結(jié)果的圖；
圖26A及26B為分別示出根據(jù)本發(fā)明的一個示例的通過光響應(yīng)缺陷評估法測量的光電流的圖；
圖27示出根據(jù)本發(fā)明的一個示例的TDS分析的結(jié)果；
圖28A及28B分別示出根據(jù)本發(fā)明的一個示例的SIMS分析的結(jié)果；
圖29A至29C為示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的框圖及等效電路圖；
圖30A至30D為分別示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的電子設(shè)備的外觀圖；
圖31為根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的截面TEM圖像?！揪唧w實施方式】
[0020]將參考附圖詳細說明本發(fā)明的實施方式及示例。注意，本發(fā)明不限于下列說明，且本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將容易了解可以以各種方式修改本發(fā)明的方式和詳細內(nèi)容而不背離本發(fā)明的宗旨及范疇。因此，本發(fā)明不應(yīng)該被解釋為限于下列實施方式及示例中的說明。注意，在下述本發(fā)明的結(jié)構(gòu)中，在不同圖中以相同參照標(biāo)記表示相同部分或具有類似功能的部分，且不重復(fù)其說明。
[0021 ] 注意，在本說明書中所述的各圖中，各構(gòu)成要素的大小、層厚度或區(qū)域在某些情況中為了清楚而加以放大。因此，本發(fā)明的實施方式及示例并不總是限定于這種比例。
[0022]再者，本說明書中的諸如“第一”、“第二”及“第三”之類的術(shù)語用來避免構(gòu)成要素之間的混淆，且這些術(shù)語在數(shù)目方面上不限制構(gòu)成要素。因此，例如可以適當(dāng)?shù)匾孕g(shù)語“第二”、“第三”等取代術(shù)語“第一”。
[0023]實施方式I
在本實施方式中，將參照圖1、圖2、圖3、圖4、圖5A及5B說明氧化物半導(dǎo)體膜作為本發(fā)明的一個實施方式。
[0024]根據(jù)本實施方式的氧化物半導(dǎo)體膜包括結(jié)晶區(qū)域。結(jié)晶區(qū)域包括a-b面與膜表面實質(zhì)上平行且c軸與膜表面實質(zhì)上垂直的晶體。亦即，包括在氧化物半導(dǎo)體膜中的結(jié)晶區(qū)域具有c軸對準(zhǔn)。當(dāng)觀察結(jié)晶區(qū)域的截面時，觀察到以層狀配置且從襯底向膜表面層疊的原子，且晶體的C軸與表面實質(zhì)上垂直。由于氧化物半導(dǎo)體膜包括上述C軸對準(zhǔn)的結(jié)晶區(qū)域，氧化物半導(dǎo)體膜也稱為C軸對準(zhǔn)的結(jié)晶氧化物半導(dǎo)體(CAAC-OS)膜。
[0025]圖1為實際制造的包括結(jié)晶區(qū)域的氧化物半導(dǎo)體膜的截面TEM圖像。在氧化物半導(dǎo)體膜中觀察到結(jié)晶區(qū)域21，在該結(jié)晶區(qū)域21中如圖1的箭頭所示，原子以層狀配置，亦SP，其具有c軸對準(zhǔn)。
[0026]在氧化物半導(dǎo)體膜中還觀察到結(jié)晶區(qū)域22。結(jié)晶區(qū)域21及結(jié)晶區(qū)域22被非晶區(qū)域以三維方式圍繞。雖然多個結(jié)晶區(qū)域存在于氧化物半導(dǎo)體膜中，在圖1中并未觀察到晶界。在整個氧化物半導(dǎo)體膜中也未觀察到晶界。
[0027]雖然在圖1中結(jié)晶區(qū)域21及結(jié)晶區(qū)域22在其間有非晶區(qū)域互相分隔，但是可以觀察到以與結(jié)晶區(qū)域22中大致相同的間隔層疊在結(jié)晶區(qū)域21中以層狀配置的原子，且超出非晶區(qū)域之外連續(xù)形成層。
[0028]另外，雖然結(jié)晶區(qū)域21及結(jié)晶區(qū)域22的大小在圖1中大約為3nm至7nm，形成在本實施方式中的氧化物半導(dǎo)體膜中的結(jié)晶區(qū)域的大小可以大約為大于或等于Inm并小于或等于lOOOnm。例如，如圖31所示，氧化物半導(dǎo)體膜的結(jié)晶區(qū)域的大小可以大于或等于數(shù)十納米。
[0029]另外，優(yōu)選當(dāng)從與膜表面垂直的方向觀察結(jié)晶區(qū)域時，原子配置在六角形晶格中。通過采用這種結(jié)構(gòu)，結(jié)晶區(qū)域可以容易得到具有三重對稱性的六方晶體結(jié)構(gòu)。注意，在本說明書中，六方晶體結(jié)構(gòu)包括在六方晶族(hexagonal crystal family)中。或者,六方晶體結(jié)構(gòu)包括在三方晶系(trigonal crystal systems)及六方晶系中(hexagonal crystalsystems)。
[0030]根據(jù)本實施方式的氧化物半導(dǎo)體膜可以包括多個結(jié)晶區(qū)域，且在多個結(jié)晶區(qū)域中的晶體的a軸或b軸方向可以互不相同。亦即，在根據(jù)本實施方式的氧化物半導(dǎo)體膜中的多個結(jié)晶區(qū)域沿著C軸結(jié)晶化，但是沿著a-b面的對準(zhǔn)不一定會出現(xiàn)。然而，優(yōu)選具有不同a軸或b軸方向的區(qū)域互不接觸，以避免在區(qū)域互相接觸的界面處形成晶界。因此，氧化物半導(dǎo)體膜優(yōu)選包括以三維方式圍繞結(jié)晶區(qū)域的非晶區(qū)域。亦即，包括結(jié)晶區(qū)域的氧化物半導(dǎo)體膜處于非單晶狀態(tài)且不完全處于非晶狀態(tài)。
[0031]作為氧化物半導(dǎo)體膜，可以使用諸如In-Sn-Ga-Zn-O類金屬氧化物之類的四元金屬氧化物，諸如In-Ga-Zn-O類金屬氧化物、In-Sn-Zn-O類金屬氧化物、In-Al-Zn-O類金屬氧化物、Sn-Ga-Zn-O類金屬氧化物、Al-Ga-Zn-O類金屬氧化物或Sn-Al-Zn-O類金屬氧化物之類的三元金屬氧化物，諸如In-Zn-O類金屬氧化物或Sn-Zn-O類金屬氧化物之類的二元
金屬氧化物等。
[0032]尤其是，In-Ga-Zn-O類金屬氧化物在許多情況中具有寬至大于或等于2eV，優(yōu)選大于或等于2.5eV,更優(yōu)選大于或等于3eV的能隙；當(dāng)使用In-Ga-Zn-O類金屬氧化物來制造晶體管時，晶體管可以在關(guān)閉狀態(tài)中具有足夠高的電阻且其關(guān)閉狀態(tài)電流可以足夠小。在In-Ga-Zn-O類金屬氧化物中的結(jié)晶區(qū)域主要具有在許多情況中不是六角形纖鋅礦結(jié)構(gòu)的晶體結(jié)構(gòu)，且可以具有例如YbFe2O4結(jié)構(gòu)、Yb2Fe3O7結(jié)構(gòu)、它們的修改結(jié)構(gòu)等(M.Nakamura,N.Kimizuka,以及 T.Mohri, “The Phase Relations in the In2O3-Ga2ZnO4-ZnO Systematl350°C”，J.Solid State Chem.,1991, Vol.93，pp.298-315)。注意，在下面，含有 Yb 的層表示為A層且含有Fe的層表示為B層。YbFe2O4結(jié)構(gòu)為abbIabbIabb的重復(fù)結(jié)構(gòu)。作為YbFe2O4結(jié)構(gòu)的變形結(jié)構(gòu)的一個示例，可以舉出ABBB IABBB的重復(fù)結(jié)構(gòu)。此外，Yb2Fe3O7的結(jié)構(gòu)為ABB|AB|ABB|AB的重復(fù)結(jié)構(gòu)。作為Yb2Fe3O7的變形結(jié)構(gòu)的一個示例，可以舉出ABBB I ABB | ABBB | ABB | ABBB | ABB |的重復(fù)結(jié)構(gòu)。在In-Ga-Zn-O類金屬氧化物中的ZnO量大的情況中，其可以具有纖鋅礦晶體結(jié)構(gòu)。
[0033]由InGaO3 (ZnO)m (m > 0)表示In-Ga-Zn-O類金屬氧化物的一個典型示例。在此，作為In-Ga-Zn-O類金屬氧化物的一個示例，可以舉出具有In2O3 =Ga2O3 =ZnO=1:1:1 [摩爾比]的組成比的金屬氧化物、具有In2O3 =Ga2O3:ZnO= I:1:2[摩爾比]的組成比的金屬氧化物或具有In2O3 =Ga2O3 =ZnO=I:1:4[摩爾比]的組成比的金屬氧化物。m優(yōu)選不是自然數(shù)。注意，上述組成歸因于晶體結(jié)構(gòu)且僅為示例。作為In-Ga-Zn-O類金屬氧化物的一個示例，也可以舉出具有In2O3 =Ga2O3:Zn0=2:1:8[摩爾比]的組成比的金屬氧化物、具有In2O3:Ga2O3:Zn0=3:1:4 [摩爾比]的組成比的金屬氧化物或具有In2O3:Ga203:Zn0=2:1:6 [摩爾比]的組成比的金屬氧化物。
[0034]作為具有上述結(jié)構(gòu)的包括在氧化物半導(dǎo)體膜中的結(jié)晶區(qū)域的結(jié)構(gòu)示例，圖2示出In2Ga2ZnO7的晶體結(jié)構(gòu)。由與a軸及b軸平行的平面圖及與c軸平行的截面圖示出圖2中的In2Ga2ZnO7的晶體結(jié)構(gòu)。c軸與a軸和b軸垂直，且a軸和b軸之間的角度為120°。針對圖2中的In2Ga2ZnO7，在平面圖中示出In原子會占據(jù)的地點11，并且在截面圖中示出In原子12、Ga原子13、Ga或Zn原子14及0原子15。
[0035]如圖2的截面圖所示，In2Ga2ZnO7具有在c軸方向中交替層疊In氧化物層之間的一個Ga氧化物層和In氧化物層之間的兩個氧化物層即，一個Ga氧化物層和一個Zn氧化物層。另外，如圖2的平面圖所示，In2Ga2ZnO7得到具有三重對稱性的六方晶體結(jié)構(gòu)。
[0036]在本實施方式所述的包括結(jié)晶區(qū)域的氧化物半導(dǎo)體膜優(yōu)選具有某程度的結(jié)晶性。另外，包括結(jié)晶區(qū)域的氧化物半導(dǎo)體膜不處于單晶狀態(tài)。包括結(jié)晶區(qū)域的氧化物半導(dǎo)體膜與完全非晶的氧化物半導(dǎo)體膜相比有優(yōu)良的結(jié)晶性，且減少以氧缺陷為典型的缺陷或諸如鍵合到懸空鍵等的氫之類的雜質(zhì)。尤其是，鍵合到晶體中的金屬原子的氧具有比與非晶部分中的金屬原子鍵合的氧高的鍵合力，且變成對諸如氫之類的雜質(zhì)較不起反應(yīng)，所以可以減少缺陷的產(chǎn)生。
[0037]例如，由In-Ga-Zn-O類金屬氧化物形成并包括結(jié)晶區(qū)域的氧化物半導(dǎo)體膜具有如下結(jié)晶性，其中在從c軸方向進行電子束的照射的電子衍射強度測量中，散射向量的大小大于或等于3.3nm_1并小于或等于4.1nnT1的區(qū)域中的峰值的半峰全寬以及散射向量的大小大于或等于5.SnnT1并小于或等于7.1nnT1的區(qū)域中的峰值的半峰全寬分別大于或等于0.2nm_1 o優(yōu)選地，散射向量的大小大于或等于3.3nm_1并小于或等于4.1nnT1的區(qū)域中的峰值的半峰全寬大于或等于0.^nT1并小于或等于0.Tnnr1，且散射向量的大小大于或等于5.SnnT1并小于或等于7.1nnT1的區(qū)域中的峰值的半峰全寬大于或等于0.45nm_1并小于或等于 1.4nm_1 o
[0038]在本實施方式所述的包括結(jié)晶區(qū)域的氧化物半導(dǎo)體膜中，優(yōu)選如上述那樣減少膜中的以氧缺陷為典型的缺陷。以氧缺陷為典型的缺陷用作用來供應(yīng)氧化物半導(dǎo)體膜中的載流子的來源，其可能會改變氧化物半導(dǎo)體膜的導(dǎo)電性。因此，包括減少了這種缺陷的結(jié)晶區(qū)域的氧化物半導(dǎo)體膜具有穩(wěn)定的導(dǎo)電性且相對于可見光、紫外光等的照射更電穩(wěn)定。
[0039]通過對包括結(jié)晶區(qū)域的氧化物半導(dǎo)體膜進行電子自旋共振(ESR)測量，可以測量膜中的孤電子量，并可以估計氧缺陷量。例如，在由In-Ga-Zn-O類金屬氧化物形成并包括結(jié)晶區(qū)域的氧化物半導(dǎo)體膜中，g值位于ESR測量中的1.93附近的區(qū)域中的峰值的自旋密度低于1.3X1018 (自旋/cm3)，優(yōu)選低于或等于5X1017 (自旋/cm3)，更優(yōu)選低于或等于5X IO16 (自旋/cm3)，進一步優(yōu)選為IXlO16 (自旋/cm3)。
[0040]如上所述，在包括結(jié)晶區(qū)域的氧化物半導(dǎo)體膜中優(yōu)選減少氫或含氫的雜質(zhì)(諸如水、羥基或氫化物)，且包括結(jié)晶區(qū)域的氧化物半導(dǎo)體膜中的氫濃度優(yōu)選低于或等于I X IO19原子/Cm3。鍵合到懸空鍵等的氫或含氫的雜質(zhì)(諸如水、羥基或氫化物)用作用來供應(yīng)氧化物半導(dǎo)體膜中的載流子的來源，其可能會改變氧化物半導(dǎo)體膜的導(dǎo)電性。另外，包含在氧化物半導(dǎo)體膜中的氫與鍵合到金屬原子的氧反應(yīng)而成為水，并且在氧從此脫離的晶格(或氧從此脫離的部分)中形成缺陷。因此，包括這種缺陷減少的結(jié)晶區(qū)域的氧化物半導(dǎo)體膜具有穩(wěn)定的導(dǎo)電性且相對于可見光、紫外光等的照射更電穩(wěn)定。
[0041]注意，優(yōu)選減少包括結(jié)晶區(qū)域的氧化物半導(dǎo)體膜中的諸如堿金屬之類的雜質(zhì)。例如，在包括結(jié)晶區(qū)域的氧化物半導(dǎo)體膜中，鋰的濃度低于或等于5X 1015cnT3，優(yōu)選低于或等于IXlO15cnT3 ;鈉的濃度低于或等于5X1016cm_3，優(yōu)選低于或等于I X 1016cm_3，更優(yōu)選低于或等于I X IO15CnT3 ;并且鉀的濃度低于或等于5X1015cm_3，優(yōu)選低于或等于lX1015cm_3。
[0042]堿金屬及堿土金屬對于包括結(jié)晶區(qū)域的氧化物半導(dǎo)體膜而言是不利雜質(zhì)，且優(yōu)選氧化物半導(dǎo)體膜所包含的堿金屬及堿土金屬盡可能地少。尤其是，當(dāng)將氧化物半導(dǎo)體膜用于晶體管時，堿金屬之一的鈉擴散到與包括結(jié)晶區(qū)域的氧化物半導(dǎo)體膜接觸的絕緣膜中，且因此載流子有可能被供應(yīng)到氧化物半導(dǎo)體膜。另外，鈉切斷金屬與氧之間的鍵或進入包括結(jié)晶區(qū)域的氧化物半導(dǎo)體膜中的鍵中。其結(jié)果是，晶體管特性劣化(例如，晶體管成為常導(dǎo)通(閾值電壓移動到負側(cè))或遷移率減少)。另外，這也導(dǎo)致特性的變化。
[0043]這種問題在包括結(jié)晶區(qū)域的氧化物半導(dǎo)體膜中的氫濃度非常低的情況中特別明顯。因此，非常優(yōu)選的是，在包括結(jié)晶區(qū)域的氧化物半導(dǎo)體膜的氫濃度低于或等于5 X IO19Cm-3,且尤其低于或等于5 X IO18Cm-3的情況中，將堿金屬的濃度設(shè)定在上述范圍中。據(jù)此，優(yōu)選極度減少在包括結(jié)晶區(qū)域的氧化物半導(dǎo)體膜中的雜質(zhì)，堿金屬的濃度低于或等于5X IO16原子/cm3,且氫的濃度低于或等于5X IO19原子/cm3。
[0044]如上所述，包括結(jié)晶區(qū)域的氧化物半導(dǎo)體膜與完全非晶的氧化物半導(dǎo)體膜相比具有優(yōu)良的結(jié)晶性，且減少以氧缺陷為典型的缺陷或諸如鍵合到懸空鍵等的氫之類的雜質(zhì)。以氧缺陷為典型的缺陷、鍵合到懸空鍵等的氫等用作用來供應(yīng)氧化物半導(dǎo)體膜中的載流子的來源，其可能會改變氧化物半導(dǎo)體膜的導(dǎo)電性。因此，包括這種缺陷減少的結(jié)晶區(qū)域的氧化物半導(dǎo)體膜具有穩(wěn)定的導(dǎo)電性且相對于可見光、紫外光等的照射更電穩(wěn)定。通過將這種包括結(jié)晶區(qū)域的氧化物半導(dǎo)體膜用于晶體管，可以提供具有穩(wěn)定的電特性的可靠性高的半導(dǎo)體裝置。
[0045]接下來，將說明使用基于密度泛函理論的第一原理計算來檢驗氧化物半導(dǎo)體膜的導(dǎo)電性如何受到氧化物半導(dǎo)體膜中的氧缺陷的影響的結(jié)果。注意，將由Accelrys SoftwareInc.生產(chǎn)的第一原理計算的軟件，CASTEP，用于第一原理計算。另外，將GGA-PBE用于函數(shù)，且將超軟類型用于贗勢(pseudopotential)。
[0046]在這種計算中，作為氧化物半導(dǎo)體膜的模型，使用一個氧原子從非晶InGaZnOJA離且空隙(氧缺陷)留在這區(qū)域中的模型。該模型包括12個In原子、12個Ga原子、12個Zn原子及47個0原子。具有這種結(jié)構(gòu)的InGaZnO4被進行原子位置上的結(jié)構(gòu)最優(yōu)化，并且計算電子態(tài)密度。此時，將截止能量設(shè)定為300eV。
[0047]圖3示出電子態(tài)密度的計算結(jié)果。在圖3中，垂直軸表示態(tài)密度(DOS)[狀態(tài)/eV]且水平軸表示能量[eV]。費米能量是能量的起點,其位于水平軸上。如圖3所示，InGaZnO4的價帶的頂部為-0.74eV且其導(dǎo)帶的底部為0.56eV。與InGaZnO4的帶隙的實驗值的3.15eV相比，該帶隙的值極小。然而，已知帶隙比基于密度泛函理論的第一原理計算中的實驗值小，且?guī)兜闹挡槐硎驹撚嬎悴磺‘?dāng)。
[0048]圖3示出包括氧缺陷的非晶InGaZnO4在帶隙中具有深能級。亦即，估計包括氧缺陷的非晶氧化物半導(dǎo)體的帶結(jié)構(gòu)中，因氧缺陷導(dǎo)致的陷阱能級存在為帶隙中的深陷阱能級。
[0049]圖4示出基于上述考慮的包括氧缺陷的非晶氧化物半導(dǎo)體的帶圖。在圖4中，垂直軸表示能量，水平軸表示D0S，且將從在價帶(VB)的頂部的能級Ev到在導(dǎo)帶(CB)的底部的能級Ec的能隙設(shè)定為3.15eV,其基于實驗值。
[0050]在圖4的帶圖中，因氧化物半導(dǎo)體中的非晶部分導(dǎo)致的尾態(tài)存在于導(dǎo)帶的底部的附近。再者，假設(shè)非晶氧化物半導(dǎo)體中的因鍵合到懸空鍵等的氫導(dǎo)致的氫施主能級存在于從導(dǎo)帶的底部大約為0.1eV深的淺能級。因非晶氧化物半導(dǎo)體中的氧缺陷導(dǎo)致的陷阱能級存在于從導(dǎo)帶的底部大約為1.8eV深的深能級。注意，將在后面的示例中詳細說明因氧缺陷導(dǎo)致的陷阱能級的能級的值。
[0051]圖5A及5B分別示出基于上述考慮的在上述帶隙中具有這種能級，尤其是因氧缺陷導(dǎo)致的深陷阱能級的非晶氧化物半導(dǎo)體的情況的帶結(jié)構(gòu)中的電子和空穴的再結(jié)合模型。
[0052]圖5A示出在足夠的空穴存在于價帶中且足夠的電子存在于導(dǎo)帶中的情況的再結(jié)合模型。當(dāng)對非晶氧化物半導(dǎo)體膜照射光來產(chǎn)生足夠的電子-空穴對時，氧化物半導(dǎo)體的帶結(jié)構(gòu)具有如圖5A所示的再結(jié)合模型。在該再結(jié)合模型中，不僅在價帶的頂部也在因氧缺陷導(dǎo)致的深陷阱能級產(chǎn)生空穴。
[0053]在圖5A所示的再結(jié)合模型中，假設(shè)并行地發(fā)生兩種再結(jié)合過程。再結(jié)合過程之一為帶至帶再結(jié)合過程，其中在導(dǎo)帶中的電子與在價帶中的空穴直接互相再結(jié)合。再結(jié)合過程的另一個為導(dǎo)帶中的電子與因氧缺陷導(dǎo)致的陷阱能級的空穴再結(jié)合的再結(jié)合過程。帶至帶再結(jié)合比與因氧缺陷導(dǎo)致的陷阱能級的再結(jié)合更常發(fā)生；當(dāng)價帶中的空穴的數(shù)量變得夠小時，帶至帶再結(jié)合比與陷阱能級的再結(jié)合更早結(jié)束。因此，圖5A所示的再結(jié)合模型僅有導(dǎo)帶的底部的電子與因氧缺陷導(dǎo)致的陷阱能級的空穴再結(jié)合的再結(jié)合過程，并移動到圖5B所示的再結(jié)合模型。
[0054]可對氧化物半導(dǎo)體進行足夠的光照射，使得足夠的空穴存在于價帶中并使得足夠電子存在于導(dǎo)帶中；通過在之后停止光照射，電子與空穴互相再結(jié)合，如在圖5A所示的再結(jié)合模型中那樣。在此時流過氧化物半導(dǎo)體的電流也稱為光電流。在此時的光電流的衰退所需的時間(弛豫時間)比圖5B所示的再結(jié)合模型中的光電流的弛豫時間短。上述記載的詳細內(nèi)容也可以參照在后面描述的示例。
[0055]在進行圖5A所示的再結(jié)合模型且在價帶中的空穴的數(shù)量充分減少之后獲得圖5B所示的再結(jié)合模型。由于在圖5B所示的再結(jié)合模型中，幾乎只發(fā)生與因氧缺陷導(dǎo)致的陷阱能級的再結(jié)合過程，導(dǎo)帶中的電子的數(shù)量比圖5A所示的再結(jié)合模型中更緩慢地減少。當(dāng)然導(dǎo)帶中的電子貢獻于再結(jié)合過程中的氧化物半導(dǎo)體膜中的導(dǎo)電。因此，在圖5B所示的再結(jié)合模型中，光電流的弛豫時間比主要發(fā)生帶至帶再結(jié)合的圖5A所示的再結(jié)合模型中長。注意，上述記載的詳細內(nèi)容也可以參照在后面描述的示例。
[0056]如上所述，具有因氧缺陷導(dǎo)致的深陷阱能級的非晶氧化物半導(dǎo)體在帶結(jié)構(gòu)中具有電子-空穴對的兩種再結(jié)合模型，且光電流的弛豫時間也可以分成兩種。當(dāng)以使用氧化物半導(dǎo)體膜的晶體管等中的光照射對柵電極施加負偏壓時，在圖5B所示的再結(jié)合模型中的光電流的緩慢弛豫可能會在氧化物半導(dǎo)體膜或在氧化物半導(dǎo)體膜與相鄰膜之間的界面處形成固定電荷。據(jù)此，假設(shè)氧化物半導(dǎo)體膜中的氧缺陷給氧化物半導(dǎo)體膜的導(dǎo)電性帶來不利影響。
[0057]然而，根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的包括結(jié)晶區(qū)域的氧化物半導(dǎo)體膜與完全非晶的氧化物半導(dǎo)體膜相比具有優(yōu)良的結(jié)晶性，且減少以氧缺陷為典型的缺陷。因此，根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的包括結(jié)晶區(qū)域的氧化物半導(dǎo)體膜具有穩(wěn)定的導(dǎo)電性且相對于可見光、紫外光等的照射更電穩(wěn)定。通過將這種包括結(jié)晶區(qū)域的氧化物半導(dǎo)體膜用于晶體管，可以提供具有穩(wěn)定的電特性的可靠性高的半導(dǎo)體裝置。
[0058]在本實施方式所述的結(jié)構(gòu)等可以與其他實施方式所述的任何結(jié)構(gòu)、方法等適當(dāng)?shù)亟M合。
[0059]實施方式2
在本實施方式中，將參照圖6A至6E、圖7A及7B、圖8A及8B、圖9A及9B和圖1OA至IOC描述使用實施方式I所述的包括結(jié)晶區(qū)域的氧化物半導(dǎo)體膜的晶體管及制造該晶體管的方法。圖6A至6E為示出半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的一個實施方式的頂柵晶體管120的制造工序的截面圖。
[0060]首先，在形成包括結(jié)晶區(qū)域的氧化物半導(dǎo)體膜之前，優(yōu)選如圖6A所示，在襯底51上形成基底絕緣膜53。
[0061]襯底51應(yīng)該至少具有足夠高而足以承受在后面進行的熱處理的耐熱性。當(dāng)使用玻璃襯底作為襯底51時，優(yōu)選使用應(yīng)變點高于或等于730°C的玻璃襯底。作為玻璃襯底，例如，使用由諸如鋁硅酸玻璃、鋁硼硅酸鹽玻璃或鋇硼硅酸鹽玻璃之類的玻璃材料形成的襯底。注意，優(yōu)選使用BaO的量大于B2O3的量的含有BaO及B2O3的玻璃襯底。在襯底51為母玻璃的情況中，襯底可以具有如下任何尺寸:第一代(320mmX400mm)、第二代(400mm X 500mm)、第三代(550mm X 650mm)、第四代(680mm X 880mm 或 730mm X 920mm)、第五代(IOOOmmX 1200mm 或 IlOOmmX 1250mm)、第六代(1500mmX 1800mm)、第七代(1900mmX 2200mm)、第八代(2160mmX 2460mm)、第九代(2400mmX 2800mm 或2450mmX 3050mm)、第十代(2950mmX 3400mm)等。當(dāng)處理溫度高且處理時間長時，母玻璃會大幅度地收縮。因此，在使用母玻璃來進行量產(chǎn)的情況中，在制造工序中的優(yōu)選的加熱溫度低于或等于600°C，優(yōu)選低于或等于450°C。
[0062]可以使用由絕緣體形成的襯底(諸如陶瓷襯底、石英襯底或藍寶石襯底)來取代玻璃襯底?；蛘?，可以使用結(jié)晶玻璃等?；蛘撸梢允褂猛ㄟ^在諸如硅片之類的半導(dǎo)體襯底的表面或由金屬材料形成的導(dǎo)電襯底的表面上形成絕緣層而得的襯底。
[0063]優(yōu)選使用通過熱處理從其釋放出所含的氧的一部分的氧化物絕緣膜來形成基底絕緣膜53。通過熱處理而從其釋放出所含的氧的一部分的氧化物絕緣膜優(yōu)選為以超過化學(xué)計量比的比例含有氧的氧化物絕緣膜。通過作為基底絕緣膜53使用通過熱處理從其釋放出所含的氧的一部分的氧化物絕緣膜，可以在后面的步驟中通過熱處理將氧擴散到氧化物半導(dǎo)體膜中。通過熱處理從其釋放出所含的氧的一部分的氧化物絕緣膜的典型示例包括氧化硅、氧氮化硅、氧化鋁、氧氮化鋁、氧化鎵、氧化鉿、氧化釔等的膜。
[0064]基底絕緣膜53的厚度大于或等于50nm，優(yōu)選大于或等于200nm并小于或等于500nm。通過使基底絕緣膜53變厚，可以增加從基底絕緣膜53所釋放出的氧的量，并且可以減少在基底絕緣膜53和在后面形成的氧化物半導(dǎo)體膜之間的界面的缺陷。
[0065]通過濺射法、CVD法等來形成基底絕緣膜53。可以通過濺射法容易形成通過熱處理從其釋放出所含的氧的一部分的氧化物絕緣膜。當(dāng)通過濺射法形成通過熱處理從其釋放出所含的氧的一部分的氧化物絕緣膜時，在沉積氣體中的含氧量優(yōu)選大，且可以使用氧、氧和稀有氣體的混合氣體等。典型地是，沉積氣體中的氧濃度優(yōu)選高于或等于6%并低于或等于 100%。
[0066]基底絕緣膜53不一定需要使用通過熱處理從其釋放出所含的氧的一部分的氧化物絕緣膜來形成，且可以使用由氮化硅、氮氧化硅、氮化鋁等形成的氮化物絕緣膜來形成。另外，基底絕緣膜53可以具有包括氧化物絕緣膜及氮化物絕緣膜的層狀結(jié)構(gòu)；在這種情況中，氧化物絕緣膜優(yōu)選設(shè)置在氮化物絕緣膜上。通過使用氮化物絕緣膜作為基底絕緣膜53，當(dāng)使用含有諸如堿金屬之類的雜質(zhì)的玻璃襯底時，可以防止堿金屬等進入氧化物半導(dǎo)體膜中。由于諸如鋰、鈉或鉀之類的堿金屬對氧化物半導(dǎo)體而言為不利的雜質(zhì)，在氧化物半導(dǎo)體膜中這種堿金屬的含量優(yōu)選小?？梢酝ㄟ^CVD法、濺射法等形成氮化物絕緣膜。
[0067]接下來，如圖6B所示，在基底絕緣膜53上，通過使用濺射設(shè)備的濺射法來以大于或等于30nm并小于或等于50 y m的厚度形成包括結(jié)晶區(qū)域的氧化物半導(dǎo)體膜55。
[0068]在此，參照圖7A說明濺射設(shè)備的處理室。排空單元33及氣體供應(yīng)單元35連接到處理室31。在處理室31中提供襯底支撐40及靶材41。靶材41連接到電源裝置37。
[0069]處理室31連接到GND。當(dāng)處理室31的泄漏率低于或等于I X KTuiPa ? m3/sec時，可以減少雜質(zhì)進入到由濺射法形成的膜中。
[0070]為了減少泄漏率，與外部泄漏同樣需要減少內(nèi)部泄漏。外部泄漏是指經(jīng)過小孔、密封缺陷等從真空系統(tǒng)的外部的氣體流入。內(nèi)部泄漏是因為經(jīng)過真空系統(tǒng)的諸如閥之類的分隔的泄漏或從外部組件釋放的氣體而導(dǎo)致的。從外部泄漏和內(nèi)部泄漏的兩方面來采取措施，以使泄漏率低于或等于IXKTuiPa ? m3/sec。
[0071]為了減少外部泄漏，優(yōu)選以金屬墊片密封處理室的開/關(guān)部。針對金屬墊片，優(yōu)選使用由氟化鐵、氧化鋁或氧化鉻覆蓋的金屬材料。金屬墊片實現(xiàn)比0環(huán)更高的密接性，并可以減少外部泄漏。此外，通過使用由鈍化狀態(tài)的氟化鐵、氧化鋁、氧化鉻等覆蓋的金屬材料，抑制從金屬墊片釋放的含氫氣體，所以也可以減少內(nèi)部泄漏。
[0072]作為形成處理室31的內(nèi)壁的組件，使用從其釋放較少量的含氫氣體的鋁、鉻、鈦、鋯、鎳或釩。也可以使用由上述材料覆蓋的含有鐵、鉻、鎳等的合金材料。含有鐵、鉻、鎳等的合金材料堅硬，抗熱，并適合于處理。在此，當(dāng)通過拋光等減少組件的表面不平坦來減少表面面積時，可以減少釋放的氣體?；蛘撸梢杂赦g化狀態(tài)的氟化鐵、氧化鋁、氧化鉻等覆蓋濺射設(shè)備的上述組件。
[0073]優(yōu)選盡可能僅由金屬材料形成設(shè)置在處理室31的內(nèi)壁的組件。例如，在設(shè)置由石英等形成的觀察窗的情況中，優(yōu)選由鈍化狀態(tài)的氟化鐵、氧化鋁、氧化鉻等薄薄地覆蓋表面以抑制釋放的氣體。
[0074]此外，優(yōu)選在處理室31的正前面提供濺射氣體的精煉器。此時，在精煉器與處理室之間的管子長度小于或等于5m，優(yōu)選小于或等于lm。當(dāng)管子長度小于或等于5m或小于或等于Im時，可以因管子長度的減少而減少從管子釋放的氣體的影響。
[0075]濺射氣體從氣缸流到處理室31所經(jīng)過的管子優(yōu)選為其內(nèi)部由鈍化狀態(tài)的氟化鐵、氧化鋁、氧化鉻等覆蓋的金屬管子。通過使用上述管子，含氫的釋放氣體量小，并且與例如SUS316L-EP管子相比，可以減少進入到沉積氣體中的雜質(zhì)。此外，優(yōu)選使用高性能超密實金屬墊片接頭(UPG接頭)作為管子的接頭。另外，優(yōu)選的是管子的所有材料都為金屬材料的結(jié)構(gòu)，因為與使用樹脂等的結(jié)構(gòu)相比可以減少釋放的氣體及外部泄漏的影響。
[0076]優(yōu)選以諸如干泵之類的低真空泵及諸如濺射離子泵、渦輪分子泵或低溫泵之類的高真空泵的適當(dāng)組合進行處理室31的排空。渦輪分子泵在去除大型分子時有杰出的能力，但是去除氫或水時的能力不佳。因此，與具有去除水的高能力的低溫泵及具有去除氫的高能力的濺射離子泵的組合是有效的。
[0077]在處理室31的內(nèi)壁上的吸附物不影響處理室中的壓力，因為其被吸附到內(nèi)壁上，但是吸附物導(dǎo)致處理室的排空時的氣體釋放。因此，雖然泄漏率與排空率并無相關(guān)，盡可能使處理室中的吸附物脫離并使用具有高排空能力的泵預(yù)先進行排空是重要的。注意，可能會為促進吸附物的脫離而對處理室進行烘烤。通過烘烤，吸附物的脫離率可以增加十倍左右?？梢栽诟哂诨虻扔?00°c并低于或等于450°C的溫度下進行烘烤。此時，當(dāng)在引進惰性氣體同時去除吸附物時，可以進一步增加單憑排空難以脫離的水等的脫離率。
[0078]排空單元33可以從處理室31去除雜質(zhì)并控制處理室31中的壓力。優(yōu)選使用捕集真空泵作為排空單元33。例如，優(yōu)選使用低溫泵、離子泵或鈦升華泵。通過使用上述捕集真空泵，可以減少包含在氧化物半導(dǎo)體膜中的氫量。
[0079]注意，在一些情況中，包含在氧化物半導(dǎo)體膜中的氫除了氫原子之外還可以為氫分子、水、羥基或氫化物。
[0080]氣體供應(yīng)單元35用來供應(yīng)將靶材濺射到處理室31中的氣體。氣體供應(yīng)單元35包括以氣體填充的氣缸、壓力調(diào)整閥、止閥、質(zhì)量流量控制器等。向氣體供應(yīng)單元35提供精煉器可以減少包含在引進到處理室31中的氣體的雜質(zhì)。作為濺射靶材的氣體，使用諸如氦、氖、氬、氙或氪之類的稀有氣體?；蛘?，可以使用氧和上述稀有氣體中的一種的混合氣體。
[0081]作為電源裝置37，可以適當(dāng)?shù)厥褂肦F電源裝置、AC電源裝置、DC電源裝置等。在附圖中未圖示，當(dāng)在支撐靶材的靶材支撐內(nèi)部或外部設(shè)置磁體時，可以將高密度等離子體限制在靶材的周圍，所以可以實現(xiàn)沉積率的改善及襯底上的等離子體破壞的減少。這種方法稱為磁控濺射法。此外，當(dāng)可以在磁控濺射法中旋轉(zhuǎn)磁體時，可以減少磁場的不均勻性，所以增加靶材的使用效率并可以減少襯底平面中的膜質(zhì)量的變化。
[0082]襯底支撐40連接到GND。襯底支撐40設(shè)置有加熱器。作為加熱器，可以使用通過來自諸如電阻式加熱元件之類的加熱元件的熱傳導(dǎo)或熱輻射來加熱物體的裝置。
[0083]作為靶材41，優(yōu)選使用包含鋅的金屬氧化物靶材。作為靶材41的典型示例，可以使用諸如In-Sn-Ga-Zn-O類金屬氧化物之類的四元金屬氧化物；諸如In-Ga-Zn-O類金屬氧化物、In-Sn-Zn-O類金屬氧化物、In-Al-Zn-O類金屬氧化物、Sn-Ga-Zn-O類金屬氧化物、Al-Ga-Zn-O類金屬氧化物或Sn-Al-Zn-O類金屬氧化物之類的三元金屬氧化物；諸如In-Zn-O類金屬氧化物或Sn-Zn-O類金屬氧化物之類的二元金屬氧化物。
[0084]靶材41的一個示例為以In2O3:Ga203:ZnO= I:1:1 [摩爾比]的組成比的包含In、Ga及Zn的金屬氧化物靶材?；蛘?，可以使用具有In2O3 =Ga2O3 =ZnO=I:1:2[摩爾比]的組成比的靶材、具有In2O3 =Ga2O3 =ZnO=I:1:4 [摩爾比]的組成比的靶材或具有In2O3 =Ga2O3:Zn0=2:1:8 [摩爾比]的組成比的靶材。
[0085]靶材41和襯底51之間的距離(T-S距離)優(yōu)選設(shè)定為能夠使原子量輕的原子優(yōu)先到達襯底51上的基底絕緣膜53的距離。
[0086]如圖7A所示，將在其上形成有基底絕緣膜53的襯底51放置在濺射設(shè)備的處理室31中的襯底支撐40上。接下來，從氣體供應(yīng)單元35引進用于濺射靶材41的氣體到處理室31中。靶材41的純度高于或等于99.9%，優(yōu)選高于或等于99.99%。接著，對連接到靶材41的電源裝置37供應(yīng)電力。其結(jié)果是，通過使用離子43以及從氣體供應(yīng)單元35引進到處理室31中的濺射氣體中的電子，濺射靶材41。
[0087]在此，靶材41與襯底51之間的距離設(shè)定為使得原子量輕的原子優(yōu)先到達襯底51上的基底絕緣膜53的距離，藉此在包含在靶材41中的原子中，如圖7B所示，原子量輕的原子45可以比原子量重的原子47優(yōu)先移到襯底一側(cè)。
[0088]在靶材41中，鋅具有比銦等輕的原子量。因此，鋅優(yōu)先沉積到基底絕緣膜53上。此外，用于形成膜的氣氛含有氧，且襯底支撐40設(shè)置有用來在沉積期間加熱襯底及所沉積的膜的加熱器。因此，氧化沉積于基底絕緣膜53上的鋅，所以形成具有含有鋅的六方晶體結(jié)構(gòu)的晶種55a，典型地，含有具有六方晶體結(jié)構(gòu)的氧化鋅的晶種。在靶材41包括具有比鋅輕的原子量的鋁等的原子的情況中，具有比鋅輕的原子量的鋁等的原子與鋅同樣優(yōu)先沉積于基底絕緣膜53上。[0089]晶種55a包括含有具有六角形纖鋅礦晶體結(jié)構(gòu)的鋅的晶體，其中在a_b面中包括具有六角形晶格的鍵，a-b面與膜表面實質(zhì)上平行，且c軸與膜表面實質(zhì)上垂直。將參照圖8A及8B描述含有具有六方晶體結(jié)構(gòu)的鋅的晶體，其中在a-b面中包括具有六角形晶格的鍵，a-b面與膜表面實質(zhì)上平行，且c軸與膜表面實質(zhì)上垂直。作為含有具有六方晶體結(jié)構(gòu)的鋅的晶體的典型示例，說明氧化鋅。黑色球體表示鋅，且白色球體表示氧。圖8A為在a-b面中具有六方晶體結(jié)構(gòu)的氧化鋅的示意圖，圖8B為附圖的縱向方向為c軸方向的具有六方晶體結(jié)構(gòu)的氧化鋅的示意圖。如圖8A所示，在a-b面的平面頂表面中，鋅和氧鍵合以形成六角形狀。如圖8B所示，層疊鋅和氧鍵合以形成六角形晶格的每個層，且c軸方向與a-b面垂直。晶種55a在c軸方向中包括包含在a-b面中具有六角形晶格的鍵的至少一個原子層。
[0090]使用濺射氣體來連續(xù)濺射靶材41，藉此將包括在靶材中的原子沉積到晶種55a上。此時，使用晶種55a作為核而導(dǎo)致晶體生長，所以可以在晶種55a上形成包括具有六方晶體結(jié)構(gòu)的結(jié)晶區(qū)域的氧化物半導(dǎo)體膜55b。注意，由于由襯底支撐40的加熱器加熱襯底51，在氧化原子的同時使用晶種55a作為核來進行沉積在表面上的原子的晶體生長。
[0091]在氧化物半導(dǎo)體膜55b的形成中，在氧化原子的同時使用晶種55a作為核來導(dǎo)致靶材41的表面上的原子量重的原子及在晶種55a的形成后濺射的原子量輕的原子的晶體生長。因此，如晶種55a那樣，氧化物半導(dǎo)體膜55b含有具有六方晶體結(jié)構(gòu)的結(jié)晶區(qū)域，其中在a-b面中包括具有六角形晶格的鍵，a-b面與膜表面實質(zhì)上平行，且c軸與膜表面實質(zhì)上垂直。亦即，包括晶種55a及氧化物半導(dǎo)體膜55b的氧化物半導(dǎo)體膜55包括具有六方晶體結(jié)構(gòu)的結(jié)晶區(qū)域，其中包括在與基底絕緣膜53的表面平行的a-b面中具有六角形晶格的鍵，且c軸與膜表面實質(zhì)上垂直。亦即，包括在氧化物半導(dǎo)體膜55中的具有六方晶體結(jié)構(gòu)的結(jié)晶區(qū)域具有c軸對準(zhǔn)。注意，在圖6B中，為了說明氧化物半導(dǎo)體膜的疊層，由虛線表示晶種55a與氧化物半導(dǎo)體膜55b之間的界面；然而，界面實際上并不分明且為了便于了解而予以示出。
[0092]通過加熱器加熱的襯底的溫度高于200°C并低于或等于400°C，優(yōu)選高于或等于250°C并低于或等于350°C。通 過在高于200°C并低于或等于400°C，優(yōu)選高于或等于250°C并低于或等于350°C的溫度下加熱襯底的同時進行沉積，可以在與沉積同時進行熱處理，所以可以形成包括具有優(yōu)良的結(jié)晶性的區(qū)域的氧化物半導(dǎo)體膜。注意，在濺射中形成膜的表面的溫度高于或等于250°C并低于或等于襯底的熱處理溫度的上限。
[0093]作為濺射氣體，適當(dāng)?shù)厥褂孟∮袣怏w(典型的是氬)、氧或稀有氣體和氧的混合氣體。優(yōu)選使用從其去除諸如氫、水、羥基或氫化物之類的雜質(zhì)的高純度氣體作為濺射氣體。
[0094]當(dāng)將包括襯底支撐40及靶材41的處理室的壓力設(shè)定為低于或等于0.4Pa時，可以減少進入包括結(jié)晶區(qū)域的氧化物半導(dǎo)體膜的表面或其內(nèi)部的諸如堿金屬或氫之類的雜質(zhì)。
[0095]此外，當(dāng)濺射設(shè)備的處理室的泄漏率設(shè)定為低于或等于IXKTuiPa ? m3/sec時，可以減少諸如堿金屬、氫、水、羥基或氫化物之類的雜質(zhì)的對通過濺射法形成的包括結(jié)晶區(qū)域的氧化物半導(dǎo)體膜中的進入。再者，使用捕集真空泵作為排空系統(tǒng)，可以減少來自排空系統(tǒng)的諸如堿金屬、氫、水、羥基或氫化物之類的雜質(zhì)的逆流。
[0096]當(dāng)靶材41的純度設(shè)定為高于或等于99.99%時，可以減少堿金屬、氫、水、羥基、氫化物等進入包括結(jié)晶區(qū)域的氧化物半導(dǎo)體膜。通過使用上述靶材，在氧化物半導(dǎo)體膜55中，鋰的濃度可以低于或等于5 X IO15原子/cm3，優(yōu)選低于或等于IX IO15原子/cm3，鈉的濃度可以低于或等于5 X IO16原子/cm3，優(yōu)選低于或等于I X IO16原子/cm3，更優(yōu)選低于或等于I X IO15原子/cm3，并且鉀的濃度可以低于或等于5 X IO15原子/cm3，優(yōu)選低于或等于I X IO15原子/cm3。
[0097]在上述形成氧化物半導(dǎo)體膜的方法中，在一個濺射步驟中，通過利用包含在靶材中的原子的原子量的差異，將原子量輕的鋅優(yōu)先沉積于氧化物絕緣膜上以形成晶種，然后在進行晶體生長的同時將原子量重的銦等沉積在晶種上。因此，可以形成包括結(jié)晶區(qū)域的氧化物半導(dǎo)體膜而不進行多個步驟。
[0098]在上述形成氧化物半導(dǎo)體膜55的方法中，通過濺射法同時形成并晶化晶種55a及氧化物半導(dǎo)體膜55b ;然而，不一定得以這種方式形成根據(jù)本實施方式的氧化物半導(dǎo)體膜。例如，可以在分開步驟中進行晶種及氧化物半導(dǎo)體膜的形成與晶化。
[0099]參照圖9A及9B，下面說明在分開步驟中進行晶種及氧化物半導(dǎo)體膜的形成與晶化的方法。在本說明書中，下面說明的形成包括結(jié)晶區(qū)域的氧化物半導(dǎo)體膜的方法有時稱為“2步法”。圖1中的截面TEM圖像所示的包括結(jié)晶區(qū)域的氧化物半導(dǎo)體膜通過2步法形成。
[0100]首先，在基底絕緣膜53上形成具有大于或等于Inm并小于或等于IOnm的厚度的第一氧化物半導(dǎo)體膜。通過濺射法形成第一氧化物半導(dǎo)體膜，且通過濺射法沉積時的襯底溫度優(yōu)選設(shè)定為高于或等于200°C并低于或等于400°C。其他膜形成條件與上述形成氧化物半導(dǎo)體膜的方法類似。
[0101]接下來，在設(shè)置襯底的處理室的氣氛是氮或干燥空氣的氣氛的情況下進行第一熱處理。第一熱處理的溫度高于或等于400°c并低于或等于750°C。經(jīng)過第一熱處理，晶化第一氧化物半導(dǎo)體膜，以形成晶種56a (參照圖9A)。
[0102]雖然取決于第一熱處理的溫度，但是第一熱處理導(dǎo)致從膜表面的晶化以及從膜表面向膜內(nèi)部的晶體生長，所以獲得c軸對準(zhǔn)的晶體。通過第一熱處理，大量的鋅及氧聚集到膜表面，且在最外表面形成包括鋅及氧并在上平面上具有六角形狀的石墨稀型二維晶體的一個層或多個層；在最外表面的層在厚度方向中生長以形成多層的疊層。通過提高熱處理的溫度，晶體生長從表面進行到內(nèi)部并進一步從內(nèi)部進行到底部。
[0103]另外，通過使用通過熱處理從其釋放所包含的氧的一部分的氧化物絕緣膜作為基底絕緣膜53，基底絕緣膜53中的氧可以通過第一熱處理擴散到基底絕緣膜53與晶種56a之間的界面中或其附近(從界面±5nm)，藉此可以減少晶種56a中的氧缺陷。
[0104]接下來，在晶種56a上形成具有大于IOnm的厚度的第二氧化物半導(dǎo)體膜。通過濺射法形成第二氧化物半導(dǎo)體膜，且沉積時的襯底溫度設(shè)定為高于或等于200°C并低于或等于400°C。其他膜形成條件與上述形成氧化物半導(dǎo)體膜的方法的那些條件類似。
[0105]接下來，在設(shè)置襯底的處理室的氣氛設(shè)定為氮或干燥空氣的氣氛的情況下進行第二熱處理。第二熱處理的溫度高于或等于400°C并低于或等于750°C。經(jīng)過第二熱處理，晶化第二氧化物半導(dǎo)體膜，以形成氧化物半導(dǎo)體膜56b(參照圖9B)。第二熱處理是在氮氣氛、氧氣氛或氮和氧的混合氣氛中進行，藉此增加氧化物半導(dǎo)體膜56b的密度并減少其中的缺陷數(shù)量。通過第二熱處理，使用晶種56a作為核來在厚度方向上進行晶體生長，亦即，晶體生長從底部進行到內(nèi)部；因此形成包括結(jié)晶區(qū)域的氧化物半導(dǎo)體膜56b。采用這種方式，形成包括晶種56a及氧化物半導(dǎo)體膜56b的氧化物半導(dǎo)體膜56。在圖9B中，由虛線表示晶種56a和氧化物半導(dǎo)體膜56b之間的界面，并且將晶種56a及氧化物半導(dǎo)體膜56b示出為氧化物半導(dǎo)體層的疊層；然而，界面實際上并不分明且為了便于了解而予以示出。
[0106]優(yōu)選不暴露于空氣地連續(xù)進行從基底絕緣膜53的形成到第二熱處理的步驟。優(yōu)選在控制為含有少量的氫及水分(諸如惰性氣氛、減壓氣氛或干燥空氣氣氛)的氣氛中進行從基底絕緣膜53的形成到第二熱處理的步驟；以水分而言，例如，優(yōu)選采用具有低于或等于-40°C的露點，優(yōu)選低于或等于_50°C的露點的干燥氮氣氛。
[0107]在上述形成氧化物半導(dǎo)體膜的方法中，與原子量輕的原子優(yōu)先沉積于氧化物絕緣膜上的方法相比，即使沉積時的襯底溫度低也可以形成包括具有優(yōu)良的結(jié)晶性的區(qū)域的氧化物半導(dǎo)體膜。注意，通過使用上述2步法形成的氧化物半導(dǎo)體膜56具有與通過其中原子量輕的原子優(yōu)先沉積于氧化物絕緣膜上的方法形成的氧化物半導(dǎo)體膜55實質(zhì)上相同的結(jié)晶性，且氧化物半導(dǎo)體膜56也具有穩(wěn)定的導(dǎo)電性。因此，可以使用通過上述方法的任一個形成的氧化物半導(dǎo)體膜來提供具有穩(wěn)定的電特性的可靠性高的半導(dǎo)體裝置。至于下述的工序，描述使用氧化物半導(dǎo)體膜55的晶體管120的制造工序；然而，也可以使用氧化物半導(dǎo)體膜56。
[0108]經(jīng)過上述工序，可以在基底絕緣膜53上形成包括晶種55a和氧化物半導(dǎo)體膜55b的疊層的氧化物半導(dǎo)體膜55。接下來，優(yōu)選對襯底51進行熱處理，所以從氧化物半導(dǎo)體膜55釋放氫且包含在基底絕緣膜53中的氧的一部分擴散到氧化物半導(dǎo)體膜55中以及在基底絕緣膜53與氧化物半導(dǎo)體膜55之間的界面附近。
[0109]熱處理的溫度優(yōu)選為從氧化物半導(dǎo)體膜55釋放氫且包含在基底絕緣膜53中的氧的一部分釋放并擴散到氧化物半導(dǎo)體膜55中的溫度。該溫度典型地高于或等于150°C并低于襯底51的應(yīng)變點，優(yōu)選高于或等于250°C并低于或等于450°C。當(dāng)熱處理溫度高于形成包括結(jié)晶區(qū)域的氧化物半導(dǎo)體膜的溫度時，可以釋放包含在基底絕緣膜53中的大量的氧。
[0110]優(yōu)選在含有少量的氫及水分的惰性氣體氣氛、氧氣氛、氮氣氛或氧及氮的混合氣氛中進行熱處理。作為惰性氣體氣氛，典型的是，諸如氦、氖、氬、氙或氪之類的稀有氣體的氣氛為優(yōu)選的。另外，熱處理的加熱時間長于或等于I分鐘并短于或等于24小時。
[0111]該熱處理使氫能從氧化物半導(dǎo)體膜55釋放并使包含在基底絕緣膜53中的氧的一部分能擴散到氧化物半導(dǎo)體膜55中以及基底絕緣膜53與氧化物半導(dǎo)體膜55之間的界面附近。經(jīng)過這種工序，可以減少氧化物半導(dǎo)體膜55中的氧缺陷。其結(jié)果是，可以形成包括其中減少了氫濃度及氧缺陷的結(jié)晶區(qū)域的氧化物半導(dǎo)體膜。
[0112]接下來，在氧化物半導(dǎo)體膜55上形成掩模，接著使用掩模來選擇性地蝕刻氧化物半導(dǎo)體膜55，所以形成如圖6C所示的氧化物半導(dǎo)體膜59。然后，去除掩模。
[0113]可以通過光刻步驟、噴墨法、印刷法等適當(dāng)?shù)匦纬稍谖g刻氧化物半導(dǎo)體膜55中使用的掩模。對氧化物半導(dǎo)體膜55的蝕刻可以適當(dāng)?shù)夭捎脻裎g刻或干蝕刻。
[0114]接下來，如圖6D所示，形成與氧化物半導(dǎo)體膜59接觸的源電極61a及漏電極61b。
[0115]可以使用選自招、鉻、銅、鉭、鈦、鑰、鶴、猛和錯的金屬元素；含有任何這些金屬元素作為成分的合金；含有任何這些金屬元素的組合的合金等來形成源電極61a及漏電極61b?；蛘?，也可以使用含有鋁與選自鈦、鉭、鎢、鑰、鉻、釹和鈧的一種或多種金屬元素的合金膜或氮化物膜。源電極61a及漏電極61b可以為單層或兩個或更多個層的疊層。例如，可以使用含硅的鋁膜的單層結(jié)構(gòu)、銅膜層疊于Cu-Mg-Al合金膜上的兩層結(jié)構(gòu)、鈦膜層疊于鋁膜上的兩層結(jié)構(gòu)、鈦膜層疊于氮化鈦膜上的兩層結(jié)構(gòu)、鎢膜層疊于氮化鈦膜上的兩層結(jié)構(gòu)、鎢膜層疊于氮化鉭膜上的兩層結(jié)構(gòu)或鈦膜、鋁膜和鈦膜以此順序?qū)盈B的三層結(jié)構(gòu)等。
[0116]也可以使用諸如氧化銦錫、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、氧化銦鋅或添加有氧化硅的氧化銦錫之類的透光導(dǎo)電材料來形成源電極6Ia及漏電極6Ib。也可能具有使用上述透光導(dǎo)電材料及上述金屬元素形成的層狀結(jié)構(gòu)。
[0117]在通過濺射法、CVD法、蒸鍍法等形成導(dǎo)電膜之后，在導(dǎo)電膜上形成掩模并蝕刻導(dǎo)電膜，藉此形成源電極61a及漏電極61b?？梢酝ㄟ^印刷法、噴墨法或光刻法，適當(dāng)?shù)匦纬蓪?dǎo)電膜上的掩模。或者，可以通過印刷法或噴墨法直接形成源電極61a及漏電極61b。
[0118]此時，在氧化物半導(dǎo)體膜59及基底絕緣膜53上形成導(dǎo)電膜，并蝕刻為預(yù)定圖案以形成源電極61a及漏電極61b。
[0119]或者，可以以在氧化物半導(dǎo)體膜55上形成導(dǎo)電膜并用多色調(diào)光掩模蝕刻氧化物半導(dǎo)體膜55及導(dǎo)電膜的方式形成氧化物半導(dǎo)體膜59、源電極61a及漏電極61b。在上述描述中，形成不平坦的掩模，使用該不平坦的掩模來蝕刻氧化物半導(dǎo)體膜55及導(dǎo)電膜，通過灰化分離不平坦的掩模，并且使用分離而得的掩模來選擇性地蝕刻導(dǎo)電膜，藉此可以形成氧化物半導(dǎo)體膜59、源電極61a及漏電極61b。采用這種工序可以減少光掩模數(shù)量及光刻工序中的步驟數(shù)量。
[0120]接著，在氧化物半導(dǎo)體膜59、源電極61a及漏電極61b上形成柵極絕緣膜63。
[0121]可以以包括氧化硅、氧氮化硅、氮化硅、氮氧化硅、氧化鋁、氧氮化鋁和氧化鎵中的一種或多種的單層或疊層形成柵極絕緣膜63。優(yōu)選與氧化物半導(dǎo)體膜59接觸的柵極絕緣膜63中的部分含有氧。更優(yōu)選的是，如基底絕緣膜53那樣使用通過熱處理從其釋放出所含的氧的一部分的氧化物絕緣膜來形成柵極絕緣膜63。通過使用氧化硅膜作為通過熱處理從其釋放出所含的氧的一部分的氧化物絕緣膜，可以在后面的步驟中的熱處理中使氧擴散到氧化物半導(dǎo)體膜59中，藉此晶體管120的特性可以為優(yōu)良。
[0122]當(dāng)使用諸如硅酸鉿(Hf S i Ox )、添加有氮的硅酸鉿(HfSixOyNz )、添加有氮的鋁酸鉿(HfAlxOyNz)、氧化鉿或氧化釔之類的高k材料來形成柵極絕緣膜63時，可以減少柵極泄漏電流。此外，可以使用其中層疊氧化硅、氧氮化硅、氮化硅、氮氧化硅、氧化鋁、氧氮化鋁和氧化鎵中的一種或多種和高k材料的層狀結(jié)構(gòu)。柵極絕緣膜63的厚度優(yōu)選大于或等于Inm并小于或等于300nm,且更優(yōu)選大于或等于5nm并小于或等于50nm。當(dāng)柵極絕緣膜63的厚度大于或等于5nm時，可以減少柵極泄漏電流。
[0123]在形成柵極絕緣膜63之前，可以將氧化物半導(dǎo)體膜59的表面暴露于諸如氧、臭氧或一氧化二氮之類的氧化氣體的等離子體來氧化，藉此減少氧缺陷。
[0124]接下來，在于柵極絕緣膜63上并與氧化物半導(dǎo)體膜59重疊的區(qū)域中形成柵電極65。
[0125]可以使用選自招、鉻、銅、鉭、鈦、鑰、鶴、猛和錯的金屬元素；含有任何這些金屬元素作為成分的合金；含有這些金屬元素的組合的合金等來形成柵電極65?；蛘撸梢允褂煤袖X與選自鈦、鉭、鎢、鑰、鉻、釹和鈧的一種或多種金屬元素的合金膜或氮化物膜。此外，柵電極65可以為單層或具有兩個或更多個層的疊層。例如，可以使用含硅的鋁膜的單層結(jié)構(gòu)、鈦膜層疊于鋁膜上的兩層結(jié)構(gòu)、鈦膜層疊于氮化鈦上的兩層結(jié)構(gòu)、鎢膜層疊于氮化鈦上的兩層結(jié)構(gòu)、鎢膜層疊于氮化鉭上的兩層結(jié)構(gòu)或鈦膜、鋁膜和鈦膜以此順序?qū)盈B的三層結(jié)構(gòu)等。
[0126]也可以使用諸如氧化銦錫、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、氧化銦鋅或添加有氧化硅的氧化銦錫之類的透光導(dǎo)電材料來形成柵電極65。另外,可以使用通過在含氮的氣氛中使用In-Ga-Zn-O類金屬氧化物作為靶材的濺射得到的化合物導(dǎo)體。也可能得到使用上述透光導(dǎo)電材料及上述金屬元素形成的層狀結(jié)構(gòu)。
[0127]此外，可以在柵電極65上形成絕緣膜69作為保護膜(參照圖6E)。另外，在柵極絕緣膜63及絕緣膜69中形成接觸孔之后，可以形成布線以連接到源電極61a和漏電極61b。
[0128]可以適當(dāng)?shù)厥褂门c柵極絕緣膜63類似的絕緣膜來形成絕緣膜69。當(dāng)通過濺射法形成氮化硅膜作為絕緣膜69時，可以防止從外部水分及堿金屬進入，因此可以減少包含在氧化物半導(dǎo)體膜59中的雜質(zhì)的量。
[0129]注意，在形成柵極絕緣膜63或形成絕緣膜69之后，可以進行熱處理。該熱處理使氫能從氧化物半導(dǎo)體膜59釋放，并使包含在基底絕緣膜53、柵極絕緣膜63或絕緣膜69中的氧的一部分能擴散到氧化物半導(dǎo)體膜59中、在基底絕緣膜53與氧化物半導(dǎo)體膜59之間的界面附近以及在柵極絕緣膜63與氧化物半導(dǎo)體膜59之間的界面附近。經(jīng)過該工序，可以減少氧化物半導(dǎo)體膜59中的氧缺陷，并可以減少氧化物半導(dǎo)體膜59與基底絕緣膜53之間的界面或氧化物半導(dǎo)體膜59與柵極絕緣膜63之間的界面的缺陷。其結(jié)果是，可以形成減少了氫濃度及氧缺陷的氧化物半導(dǎo)體膜59。如上所述那樣形成高純度化的i型(本征)或?qū)嵸|(zhì)上i型氧化物半導(dǎo)體膜，藉此可以實現(xiàn)具有優(yōu)異特性的晶體管。
[0130]經(jīng)過上述工序，可以制造在包括結(jié)晶區(qū)域的氧化物半導(dǎo)體膜中形成溝道區(qū)域的晶體管120。如圖6E所示，晶體管120包括設(shè)置在襯底51上的基底絕緣膜53、設(shè)置在基底絕緣膜53上的氧化物半導(dǎo)體膜59、設(shè)置為與氧化物半導(dǎo)體膜59的上表面及側(cè)面接觸的源電極61a和漏電極61b、設(shè)置在氧化物半導(dǎo)體膜59上的柵極絕緣膜63、設(shè)置在柵極絕緣膜63上以與氧化物半導(dǎo)體膜59重疊的柵電極65以及設(shè)置在柵電極65上的絕緣膜69。
[0131]用于晶體管120中的包括結(jié)晶區(qū)域的氧化物半導(dǎo)體膜與完全非晶的氧化物半導(dǎo)體膜相比具有優(yōu)良的結(jié)晶性，且減少以氧缺陷為典型的缺陷或諸如鍵合到懸空鍵等的氫之類的雜質(zhì)。以氧缺陷為典型的缺陷、鍵合到懸空鍵等的氫等用作用來供應(yīng)氧化物半導(dǎo)體膜中的載流子的來源，其可能會改變氧化物半導(dǎo)體膜的導(dǎo)電性。因此，包括這種缺陷減少的結(jié)晶區(qū)域的氧化物半導(dǎo)體膜具有穩(wěn)定的導(dǎo)電性且相對于可見光、紫外光等的照射更電穩(wěn)定。通過將這種包括結(jié)晶區(qū)域的氧化物半導(dǎo)體膜用于晶體管，可以提供具有穩(wěn)定的電特性的可靠性高的半導(dǎo)體裝置。
[0132]根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置不限于圖6A至6E所示的晶體管120。例如，可以采用如圖1OA所示的晶體管130的結(jié)構(gòu)。晶體管130包括設(shè)置在襯底51上的基底絕緣膜53、設(shè)置在基底絕緣膜53上的源電極6Ia和漏電極6lb、設(shè)置為與源電極6Ia和漏電極6Ib的上表面及側(cè)面接觸的氧化物半導(dǎo)體膜59、設(shè)置在氧化物半導(dǎo)體膜59上的柵極絕緣膜63、設(shè)置在柵極絕緣膜63上以與氧化物半導(dǎo)體膜59重疊的柵電極65以及設(shè)置在柵電極65上的絕緣膜69。亦即，晶體管130與晶體管120差別在于氧化物半導(dǎo)體膜59設(shè)置為與源電極61a和漏電極61b的上表面及側(cè)面接觸。
[0133]另外，可以采用如圖1OB所示的晶體管140的結(jié)構(gòu)。晶體管140包括設(shè)置在襯底51上的基底絕緣膜53、設(shè)置在基底絕緣膜53上的柵電極65、設(shè)置在柵電極65上的柵極絕緣膜63、設(shè)置在柵極絕緣膜63上的氧化物半導(dǎo)體膜59、設(shè)置為與氧化物半導(dǎo)體膜59的上表面及側(cè)面接觸的源電極61a和漏電極61b及設(shè)置在氧化物半導(dǎo)體膜59上的絕緣膜69。亦即，晶體管140與晶體管120差別在于其具有底柵結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)中柵電極65及柵極絕緣膜63設(shè)置在氧化物半導(dǎo)體膜59的下面。
[0134]另外，可以采用如圖1OC所示的晶體管150的結(jié)構(gòu)。晶體管150包括設(shè)置在襯底51上的基底絕緣膜53、設(shè)置在基底絕緣膜53上的柵電極65、設(shè)置在柵電極65上的柵極絕緣膜63、設(shè)置在柵極絕緣膜63上的源電極61a和漏電極61b、設(shè)置為與源電極61a和漏電極61b的上表面及側(cè)面接觸的氧化物半導(dǎo)體膜59以及設(shè)置在氧化物半導(dǎo)體膜59上的絕緣膜69。亦即，晶體管150與晶體管130差別在于其具有底柵結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)中柵電極65及柵極絕緣膜63設(shè)置在氧化物半導(dǎo)體膜59的下面。
[0135]在本實施方式中所述的結(jié)構(gòu)、方法等可以與其他實施方式所述的任何結(jié)構(gòu)、方法等適當(dāng)?shù)亟M合。
[0136]實施方式3
在本實施方式中，將參照圖1lA至IlC及圖12描述具有與上述實施方式中所述的包括包含結(jié)晶區(qū)域的氧化物半導(dǎo)體膜的晶體管不同的結(jié)構(gòu)的晶體管。
[0137]具有圖1lA所示的頂柵結(jié)構(gòu)的晶體管160包括設(shè)置在襯底351上的基底絕緣膜353、設(shè)置在基底絕緣膜353上的金屬氧化物膜371、設(shè)置在金屬氧化物膜371上的氧化物半導(dǎo)體膜359、設(shè)置為與氧化物半導(dǎo)體膜359的上表面及側(cè)面接觸的源電極361a和漏電極361b、設(shè)置在氧化物半導(dǎo)體膜359上的金屬氧化物膜373、設(shè)置在金屬氧化物膜373上的柵極絕緣膜363、設(shè)置在柵極絕緣膜363上以與氧化物半導(dǎo)體膜359重疊的柵電極365以及設(shè)置在柵電極365上的絕緣膜369。
[0138]亦即，晶體管160與上述實施方式中所述的晶體管120的差別在于金屬氧化物膜371設(shè)置在基底絕緣膜353與氧化物半導(dǎo)體膜359之間，且金屬氧化物膜373設(shè)置在氧化物半導(dǎo)體膜359與柵極絕緣膜363之間。注意，晶體管160的其他結(jié)構(gòu)與上述實施方式中所述的晶體管120的那些結(jié)構(gòu)類似。換言之，襯底351的詳細內(nèi)容可以參照關(guān)于襯底51的說明，基底絕緣膜353的詳細內(nèi)容可以參照關(guān)于基底絕緣膜53的說明，氧化物半導(dǎo)體膜359的詳細內(nèi)容可以參照關(guān)于氧化物半導(dǎo)體膜59的說明，源電極361a和漏電極361b的詳細內(nèi)容可以參照關(guān)于源電極61a和漏電極61b的說明，柵極絕緣膜363的詳細內(nèi)容可以參照關(guān)于柵極絕緣膜63的說明，并且柵電極365的詳細內(nèi)容可以參照關(guān)于柵電極65的說明。
[0139]希望使用含有與氧化物半導(dǎo)體膜359類似的組分的金屬氧化物作為金屬氧化物膜371及金屬氧化物膜373。在此，“與氧化物半導(dǎo)體膜類似的組分”是指選自氧化物半導(dǎo)體膜的組分金屬原子的一個或多個原子。尤其優(yōu)選使用可以具有與氧化物半導(dǎo)體膜359的結(jié)晶區(qū)域類似的晶體結(jié)構(gòu)的組分原子。采用這種方式，優(yōu)選使用含有與氧化物半導(dǎo)體膜359類似的組分的金屬氧化物來形成金屬氧化物膜371及金屬氧化物膜373，以具有如氧化物半導(dǎo)體膜359那樣的結(jié)晶區(qū)域。優(yōu)選地，結(jié)晶區(qū)域包括a-b面與膜表面實質(zhì)上平行且c軸與膜表面實質(zhì)上垂直的晶體。亦即，結(jié)晶區(qū)域優(yōu)選具有C軸對準(zhǔn)。當(dāng)從與膜的表面垂直的方向觀察結(jié)晶區(qū)域時，優(yōu)選原子配置在六角形晶格中。
[0140]通過如上所述那樣提供包括結(jié)晶區(qū)域的金屬氧化物膜371，可以在金屬氧化物膜371與氧化物半導(dǎo)體膜359之間的界面及其附近形成具有連續(xù)的c軸對準(zhǔn)的結(jié)晶區(qū)域。據(jù)此，可以在金屬氧化物膜371與氧化物半導(dǎo)體膜359之間的界面及其附近減少以氧缺陷為典型的缺陷或諸如鍵合到懸空鍵等的氫之類的雜質(zhì)。另外，也在金屬氧化物膜373與氧化物半導(dǎo)體膜359之間的界面及其附近，可以形成具有連續(xù)的c軸對準(zhǔn)的結(jié)晶區(qū)域。
[0141]如上所述，以氧缺陷為典型的缺陷、鍵合到懸空鍵等的氫等用作用來供應(yīng)載流子的來源，其可能會改變氧化物半導(dǎo)體膜的導(dǎo)電性。因此，在氧化物半導(dǎo)體膜359與金屬氧化物膜371之間的界面、在氧化物半導(dǎo)體膜359與金屬氧化物膜373之間的界面以及其附近減少上述缺陷、氫等。因此，氧化物半導(dǎo)體膜359具有穩(wěn)定的導(dǎo)電性且相對于可見光、紫外光等的照射更電穩(wěn)定。通過將氧化物半導(dǎo)體膜359、金屬氧化物膜371及金屬氧化物膜373用于晶體管，可以提供具有穩(wěn)定的電特性的可靠性高的半導(dǎo)體裝置。
[0142]在將例如In-Ga-Zn-O類金屬氧化物用于氧化物半導(dǎo)體膜359的情況中，金屬氧化物膜371及金屬氧化物膜373可以使用含有氧化鎵的金屬氧化物形成，尤其使用通過對氧化鎵添加氧化鋅而獲得的Ga-Zn-O類金屬氧化物。在Ga-Zn-O類金屬氧化物中，氧化鋅的物質(zhì)量相對于氧化鎵低于50 %,優(yōu)選低于25 %。注意,在Ga-Zn-O類金屬氧化物與In-Ga-Zn-O類金屬氧化物接觸的情況中，能魚在導(dǎo)帶一側(cè)上大約為0.5eV且在價帶一側(cè)上大約為0.7eV。
[0143]金屬氧化物膜371及金屬氧化物膜373分別需要具有比氧化物半導(dǎo)體膜359大的能隙，因為氧化物半導(dǎo)體膜359用作有源層。另外，在金屬氧化物膜371與氧化物半導(dǎo)體膜359之間或在金屬氧化物膜373與氧化物半導(dǎo)體膜359之間，需要形成具有至少在室溫(200C )下不使載流子從氧化物半導(dǎo)體膜359流出的能級的能壘。例如，金屬氧化物膜371或金屬氧化物膜373的導(dǎo)帶底部與氧化物半導(dǎo)體膜359的導(dǎo)帶底部之間的能量差異或者金屬氧化物膜371或金屬氧化物膜373的價帶頂部與氧化物半導(dǎo)體膜359的價帶頂部之間的能量差異優(yōu)選大于或等于0.5eV，更優(yōu)選大于或等于0.7eV。另外，能量差異優(yōu)選小于或等于 1.5eV。
[0144]此外，優(yōu)選金屬氧化物膜371具有比基底絕緣膜353小的能隙，且金屬氧化物膜373具有比柵極絕緣膜363小的能隙。
[0145]圖12為晶體管160的能帶圖(示意圖)，亦即柵極絕緣膜363、金屬氧化物膜373、氧化物半導(dǎo)體膜359、金屬氧化物膜371及基底絕緣膜353從柵電極365 —側(cè)配置的結(jié)構(gòu)的能帶圖。圖12表示假設(shè)從柵電極365 —側(cè)配置的柵極絕緣膜363、金屬氧化物膜373、氧化物半導(dǎo)體膜359、金屬氧化物膜371及基底絕緣膜353都為本征的理想狀態(tài)而使用氧化硅(具有8eV至9eV的帶隙Eg)作為柵極絕緣膜363及基底絕緣膜353的每一個，使用Ga-Zn-O類金屬氧化物(具有4.4eV的帶隙Eg)作為金屬氧化膜的每一個，且使用In-Ga-Zn-O類金屬氧化物(具有3.2eV的帶隙Eg)作為氧化物半導(dǎo)體膜的情況。在氧化硅中真空能級與導(dǎo)帶底部之間的能量差異為0.95eV，在Ga-Zn-O類金屬氧化物中真空能級與導(dǎo)帶底部之間的能量差異為4.leV，且在In-Ga-Zn-O類金屬氧化物中真空能級與導(dǎo)帶底部之間的能量差異為 4.6eV。[0146]如圖12所示，在氧化物半導(dǎo)體膜359的柵電極一側(cè)(溝道一側(cè))上，在氧化物半導(dǎo)體膜359與金屬氧化物膜373之間的界面存在大約0.5eV的能壘及大約0.7eV的能壘。在氧化物半導(dǎo)體膜359的背溝道一側(cè)(與柵電極相反的一側(cè))上，類似地，在氧化物半導(dǎo)體膜359與金屬氧化物膜371之間的界面存在大約0.5eV的能壘及大約0.7eV的能壘。由于這些能壘存在于氧化物半導(dǎo)體與金屬氧化物之間的界面，可以防止在界面的載流子的轉(zhuǎn)移；因此，載流子在氧化物半導(dǎo)體的內(nèi)部移動并不從氧化物半導(dǎo)體膜359移動到金屬氧化物膜371或金屬氧化物膜373。亦即，當(dāng)氧化物半導(dǎo)體膜359夾在以階梯式帶隙比氧化物半導(dǎo)體寬的材料(在此，金屬氧化物膜與絕緣膜)之間時，載流子在氧化物半導(dǎo)體膜內(nèi)部移動。
[0147]對于金屬氧化物膜371及金屬氧化物膜373的形成方法沒有特別的限制。例如，諸如等離子體CVD法或濺射法之類的膜形成方法可以用于金屬氧化物膜371及金屬氧化物膜373的形成。濺射法等在氫、水等的進入的低幾率上而言為合適。另一方面，等離子體CVD法等在改善膜質(zhì)量上而言為合適。另外，當(dāng)使用Ga-Zn-O類金屬氧化物膜來形成金屬氧化物膜371及金屬氧化物膜373時，金屬氧化物膜的導(dǎo)電性高，因為使用了鋅，由此可以使用DC濺射法來形成金屬氧化物膜371及金屬氧化物膜373。
[0148]根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置不限于圖1lA所示的晶體管160。例如，可以采用如圖1lB所示的晶體管170的結(jié)構(gòu)。晶體管170包括設(shè)置在襯底351上的基底絕緣膜353、設(shè)置在基底絕緣膜353上的金屬氧化物膜371、設(shè)置在金屬氧化物膜371上的氧化物半導(dǎo)體膜359、設(shè)置為與氧化物半導(dǎo)體膜359的上表面及側(cè)面接觸的源電極36Ia和漏電極36lb、設(shè)置在氧化物半導(dǎo)體膜359上的柵極絕緣膜363、設(shè)置在柵極絕緣膜363上以與氧化物半導(dǎo)體膜359重疊的柵電極365以及設(shè)置在柵電極365上的絕緣膜369。亦即，晶體管170與晶體管160的差別在于在氧化物半導(dǎo)體膜359與柵極絕緣膜363之間不設(shè)置金屬氧化物膜373。
[0149]另外，可以采用如圖1lC所示的晶體管180的結(jié)構(gòu)。晶體管180包括設(shè)置在襯底351上的基底絕緣膜353、設(shè)置在基底絕緣膜353上的氧化物半導(dǎo)體膜359、設(shè)置為與氧化物半導(dǎo)體膜359的上表面及側(cè)面接觸的源電極361a和漏電極361b、設(shè)置在氧化物半導(dǎo)體膜359上的金屬氧化物膜373、設(shè)置在金屬氧化物膜373上的柵極絕緣膜363、設(shè)置在柵極絕緣膜363上以與氧化物半導(dǎo)體膜359重疊的柵電極365以及設(shè)置在柵電極365上的絕緣膜369。亦即，晶體管180與晶體管160的差別在于在基底絕緣膜353與氧化物半導(dǎo)體膜359之間不設(shè)置金屬氧化物膜371。
[0150]在本實施方式中，圖1lA至IIC所示的每個晶體管具有頂柵結(jié)構(gòu)及源電極361a和漏電極361b與氧化物半導(dǎo)體膜359的上表面及側(cè)面接觸的結(jié)構(gòu)，但是根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置不限于此。如上述實施方式中的圖1OA至IOC所示的晶體管那樣，可以采用底柵結(jié)構(gòu)，或可以采用氧化物半導(dǎo)體膜359與源電極361a和漏電極361b的上表面及側(cè)面接觸的結(jié)構(gòu)。
[0151]在本實施方式所述的結(jié)構(gòu)、方法等可以與其他實施方式所述的任何結(jié)構(gòu)、方法等適當(dāng)?shù)亟M合。
[0152]實施方式4
在本實施方式中，下面描述在一個襯底上形成驅(qū)動器電路的至少一部分及設(shè)置在像素部中的晶體管的示例。
[0153]根據(jù)實施方式2或3形成設(shè)置在像素部中的晶體管。此外，晶體管可以容易為n溝道晶體管，因此使用驅(qū)動器電路中的n溝道晶體管形成的驅(qū)動器電路的一部分形成在與像素部的晶體管相同的襯底上。通過將在上述實施方式中所述的晶體管用于上述像素部或驅(qū)動器電路，可以提供可靠性高的顯示裝置。
[0154]圖29A示出有源矩陣顯示裝置的框圖的一個示例。像素部501、第一掃描線驅(qū)動器電路502、第二掃描線驅(qū)動器電路503及信號線驅(qū)動器電路504設(shè)置在顯示裝置中的襯底500上。在像素部501中，配置從信號線驅(qū)動器電路504延伸的多個信號線且配置從第一掃描線驅(qū)動器電路502及第二掃描線驅(qū)動器電路503延伸的多個掃描線。注意，在其每個中掃描線及信號線互相交叉的各區(qū)域中以矩陣設(shè)置各自包括顯示元件的像素。顯示裝置中的襯底500經(jīng)由諸如柔性印刷電路(FPC)之類的連接部連接到時序控制電路(也稱為控制器或控制1C)。
[0155]在圖29A中，第一掃描線驅(qū)動器電路502、第二掃描線驅(qū)動器電路503以及信號線驅(qū)動器電路504形成在與像素部501相同的襯底500上。依此，減少設(shè)置在外部的驅(qū)動器電路等的構(gòu)件數(shù)量，所以可以實現(xiàn)成本的減少。此外，若驅(qū)動器電路設(shè)置在襯底500外部，則會需要延長布線且布線連接數(shù)量會增加，但是若在襯底500上設(shè)置驅(qū)動器電路，則可以減少布線連接數(shù)量。依此，可以改善可靠性或產(chǎn)率。
[0156]圖29B示出像素部的電路結(jié)構(gòu)的一個示例。在此，示出VA液晶顯示面板的像素結(jié)構(gòu)。
[0157]在這種像素結(jié)構(gòu)中，在一個像素中設(shè)置多個像素電極層，且晶體管連接到各像素電極層。構(gòu)成多個晶體管以由不同的柵極信號驅(qū)動。換言之，獨立地控制施加到在多域像素中的各像素電極層的信號。
[0158]晶體管516的柵極布線512及晶體管517的柵極布線513被分開，所以可以對其提供不同的柵極信號。相反地，晶體管516及517共同使用用作數(shù)據(jù)線的源電極或漏電極層514。針對晶體管516及517，可以適當(dāng)?shù)厥褂蒙鲜鰧嵤┓绞街兴龅木w管。采用上述方式，可以提供可靠性高的液晶顯示面板。
[0159]電連接到晶體管516的第一像素電極層及電連接到晶體管517的第二像素電極層具有不同的形狀并被裂縫分開。設(shè)置第二像素電極層以圍繞呈V形狀散開的第一像素電極層的外側(cè)。通過由晶體管516及517使第一和第二像素電極層之間的電壓施加時序為不同來控制液晶的對準(zhǔn)。晶體管516連接到柵極布線512，且晶體管517連接到柵極布線513。當(dāng)對柵極布線512及柵極布線513施加不同的柵極信號時，可以使晶體管516及晶體管517的操作時序變化。
[0160]此外，使用電容器布線510、用作電介質(zhì)的柵極絕緣膜及電連接到第一像素電極層或第二像素電極層的電容器電極來形成存儲電容器。
[0161]第一像素電極層、液晶層及對置電極層互相重疊以形成第一液晶元件518。另外，第二像素電極層、液晶層和對置電極層互相重疊以形成第二液晶元件519。像素結(jié)構(gòu)為第一液晶元件518及第二液晶元件519設(shè)置在一個像素中的多域結(jié)構(gòu)。
[0162]注意，本發(fā)明的實施方式不限于圖29B所示的像素結(jié)構(gòu)。例如，可以對圖29B所示的像素添加切換器、電阻器、電容器、晶體管、傳感器、邏輯電路等。
[0163]圖29C示出像素部的電路結(jié)構(gòu)的一個示例。在此，示出使用有機EL元件的顯示面板的像素結(jié)構(gòu)。[0164]在有機EL元件中，通過對發(fā)光元件施加電壓，分別從一對電極到含有發(fā)光有機化合物的層中注入電子及空穴，且電流流動。載流子(電子與空穴)再結(jié)合，因此激發(fā)發(fā)光有機化合物。發(fā)光有機化合物從激發(fā)態(tài)返回基態(tài)，藉此發(fā)光。由于這種機理，這種發(fā)光元件稱為電流激發(fā)型發(fā)光元件。
[0165]作為半導(dǎo)體裝置的一個示例，圖29C示出可以應(yīng)用數(shù)字時間灰度級驅(qū)動的像素結(jié)構(gòu)的一個示例。
[0166]描述可以應(yīng)用數(shù)字時間灰度級驅(qū)動的像素的結(jié)構(gòu)及操作。在此，一個像素包括各自包括氧化物半導(dǎo)體層作為溝道形成區(qū)域的兩個n溝道晶體管。
[0167]像素520包括開關(guān)晶體管521、驅(qū)動器晶體管522、發(fā)光元件524及電容器523。開關(guān)晶體管521的柵電極層連接到掃描線526，開關(guān)晶體管521的第一電極(源電極層和漏電極層中之一)連接到信號線525，且開關(guān)晶體管521的第二電極(源電極層和漏電極層中之另一)連接到驅(qū)動器晶體管522的柵電極層。驅(qū)動器晶體管522的柵電極層通過電容器523連接到電源線527，驅(qū)動器晶體管522的第一電極連接到電源線527，且驅(qū)動器晶體管522的第二電極連接到發(fā)光元件524的第一電極(像素電極)。發(fā)光元件524的第二電極相應(yīng)于共同電極528。共同電極528電連接到形成在與共同電極528的相同襯底上的共同電位線。
[0168]作為開關(guān)晶體管521及驅(qū)動器晶體管522，可以適當(dāng)?shù)厥褂蒙鲜鰧嵤┓绞街兴龅木w管。采用該方式，可以提供包括有機EL元件的可靠性高的顯示面板。
[0169]注意，發(fā)光元件524的第二電極(共同電極528)設(shè)定為低電源電位。注意，低電源電位為當(dāng)參照針對電源線527設(shè)定的高電源電位時滿足低電源電位<高電源電位的電位。作為低電源電位，可以采用例如GND、OV等。為了通過對發(fā)光元件524施加高電源電位與低電源電位之間的電位差使發(fā)光兀件524發(fā)光以對發(fā)光兀件524供應(yīng)電流,設(shè)定每個電位使得高電源電位與低電源電位之間的電位差高于或等于發(fā)光元件524的正向閾值電壓。
[0170]可以使用驅(qū)動器晶體管522的柵極電容來取代電容器523，在此情況中可以省略電容器523。驅(qū)動器晶體管522的柵極電容可以形成在溝道形成區(qū)域與柵電極層之間。
[0171]在采用電壓-輸入電壓驅(qū)動方法的情況中，將視頻信號輸入到驅(qū)動器晶體管522的柵電極層，以使驅(qū)動器晶體管522處于充分啟通及關(guān)閉的兩個狀態(tài)之一。亦即，驅(qū)動器晶體管522在線性區(qū)域中操作。驅(qū)動器晶體管522在線性區(qū)域中工作，因此對驅(qū)動器晶體管522的柵電極層施加高于電源線527的電壓的電壓。注意，對信號線525施加高于或等于(電源線的電壓+驅(qū)動器晶體管522的Vth)的電壓。
[0172]在使用模擬灰度級驅(qū)動來取代數(shù)字時間灰度級驅(qū)動的情況中，可以通過以改變信號的輸入來使用與圖29C相同的像素結(jié)構(gòu)。
[0173]在進行模擬灰度級驅(qū)動的情況中，對驅(qū)動器晶體管522的柵電極層施加高于或等于發(fā)光兀件524的正向電壓和驅(qū)動器晶體管522的Vth的總和的電壓。發(fā)光兀件524的正向電壓指示獲得所希望的亮度的電壓，并至少包括正向閾值電壓。輸入會使驅(qū)動器晶體管522在飽和區(qū)域中工作的視頻信號，以能夠使電流供應(yīng)到發(fā)光元件524。為了使驅(qū)動器晶體管522在飽和區(qū)域中工作，電源線527的電位設(shè)定為高于驅(qū)動器晶體管522的柵極電位。由于視頻信號為模擬信號，因此可以對發(fā)光元件524供應(yīng)根據(jù)視頻信號的電流，并進行模擬灰度級驅(qū)動。
[0174]注意，本發(fā)明的實施方式不限于圖29C所示的像素結(jié)構(gòu)。例如，可以對圖29C所示的像素添加切換器、電阻器、電容器、晶體管、傳感器、邏輯電路等。
[0175]實施方式5
可以將在本說明書中公開的半導(dǎo)體裝置應(yīng)用于各種電子設(shè)備(包括游戲機)。電子設(shè)備的示例為電視機(也稱為電視或電視接收器)、計算機等的監(jiān)視器、諸如數(shù)字相機或數(shù)字攝像機之類的拍攝裝置、數(shù)字相框、移動電話機(也稱為移動電話或移動電話裝置)、便攜式游戲機、便攜式信息終端、聲音再現(xiàn)裝置、諸如彈珠機之類的大尺寸游戲機等。將描述各自包括在上述實施方式中所述的顯示裝置的電子設(shè)備的示例。
[0176]圖30A示出便攜式信息終端，其包括主體1001、框體1002、顯示部1003a及1003b等。顯示部1003b是觸摸面板。通過觸摸顯示在顯示部1003b上的鍵盤按鈕1004，可以操作屏幕，并可以輸入文本。不用說，顯示部1003b可以是觸摸面板。通過使用上述實施方式中所述的晶體管作為開關(guān)元件來制造液晶面板或有機發(fā)光面板并將其應(yīng)用于顯示部1003a或1003b，藉此可以提供可靠性高的便攜式信息終端。
[0177]圖30A中的便攜式信息終端可以具有在顯示部上顯示各種數(shù)據(jù)(例如，靜止圖像、移動圖像及文本圖像)的功能，在顯示部上顯示日歷、日期、時間等的功能，操作或編輯顯示在顯示部上的數(shù)據(jù)的功能，控制通過各種軟件(程序)的處理的功能等。此外，外部連接端子(耳機端子、USB端子等)、記錄介質(zhì)插入部等可以設(shè)置在框體的背面或側(cè)面上。
[0178]圖30A所示的便攜式信息終端可以被配置成能夠無線地傳送并接收數(shù)據(jù)。經(jīng)過無線通信，可以從電子書服務(wù)器購買并下載想要的書籍?dāng)?shù)據(jù)等。
[0179]圖30B示出便攜式音樂播放器，其在主體1021中包括顯示部1023、由其可以將便攜式音樂播放器戴在耳朵上的固定部1022、揚聲器、操作按鈕1024、外部存儲槽1025等。通過使用上述實施方式中所述的晶體管作為開關(guān)元件來制造液晶面板或有機發(fā)光面板并將其應(yīng)用于顯示部1023，藉此可以提供可靠性高的便攜式音樂播放器。
[0180]此外，當(dāng)圖30B所示的便攜式音樂播放器具有天線、麥克風(fēng)功能或無線通信功能并與移動電話一起使用時，使用者可以在開車等的同時無線且無手持地講電話。
[0181]圖30C示出移動電話，其包括兩個框體，即框體1030及框體1031?？蝮w1031包括顯示面板1032、揚聲器1033、麥克風(fēng)1034、指向裝置1036、拍攝裝置用透鏡1037、外部連接端子1038等。框體1030設(shè)置有用于給移動電話充電的太陽電池單元1040、外部存儲槽1041等。此外，天線結(jié)合在框體1031中。上述實施方式中所述的晶體管應(yīng)用于顯示面板1032，藉此可以提供可靠性高的移動電話。
[0182]此外，顯示面板1032包括觸摸面板。在圖30C中以虛線示出顯示為圖像的多個操作鍵1035。注意，還包括升壓電路，由其將從太陽電池單元1040輸出的電壓增加到對每一個電路而言足夠高。
[0183]例如，當(dāng)在上述實施方式中所述的晶體管的氧化物半導(dǎo)體膜具有大于或等于2 ii m并小于或等于50 的厚度時，也可以形成用于諸如升壓電路之類的電源電路的功率晶體管。
[0184]在顯示面板1032中，根據(jù)使用模式適當(dāng)?shù)馗淖冿@示方向。此外，移動電話在與顯示面板1032相同表面上設(shè)置有拍攝裝置用透鏡1037，因此其可以用作視頻電話。揚聲器1033及麥克風(fēng)1034可以用于視頻通話、記錄及播放聲音等以及語音通話。此外，處于如圖30C所示那樣展開的狀態(tài)的框體1030及框體1031可以通過滑動而移動，來使得處于一方重疊于另一方上的狀態(tài)。因此，可以減少移動電話的大小來使移動電話適合于攜帶。
[0185]外部連接端子1038可以連接到AC適配器及諸如USB電纜之類的各種電纜，因此可以進行充電及與個人計算機等的數(shù)據(jù)通信。此外，可以通過對外部存儲槽1041插入記錄介質(zhì)來儲存和移動大量的數(shù)據(jù)。
[0186]此外，除了上述功能之外，可以提供紅外通信功能、電視接收功能等。
[0187]圖30D示出電視機的一個示例。在電視機1050中，顯示部1053結(jié)合在框體1051中。圖像可以顯示在顯示部1053上。在此，由結(jié)合有CPU的支架1055支撐框體1051。當(dāng)將上述實施方式中所述的晶體管應(yīng)用于顯示部1053時，電視機1050可以具有高可靠性。
[0188]可以使用框體1051的操作開關(guān)或獨立的遙控器來操作電視機1050。此外，遙控器可以設(shè)置有顯示部以顯示從遙控器輸出的數(shù)據(jù)。
[0189]注意，電視機1050設(shè)置有接收器、調(diào)制解調(diào)器等。通過使用接收器，可以接收一般電視廣播。再者，當(dāng)電視機有線或無線地經(jīng)由調(diào)制解調(diào)器連接到通信網(wǎng)絡(luò)時，可以進行單道(從發(fā)送者至接收者)或雙道(發(fā)送者與接收者之間或接收者之間)數(shù)據(jù)通信。
[0190]此外，電視機1050設(shè)置有外部連接端子1054、存儲介質(zhì)記錄與再現(xiàn)部1052及外部存儲槽。外部連接端子1054可以連接到諸如USB電纜之類的各種電纜，且可以進行與個人計算機的數(shù)據(jù)通信。磁盤存儲介質(zhì)插入到存儲介質(zhì)記錄與再現(xiàn)部1052中，并且可進行儲存在存儲介質(zhì)中的數(shù)據(jù)讀取及對存儲介質(zhì)的數(shù)據(jù)寫入。另外，可以在顯示部1053上顯示插入到外部存儲槽的外部存儲器1056中的儲存為數(shù)據(jù)的圖像、視頻等。
[0191]當(dāng)將上述實施方式中所述的半導(dǎo)體裝置應(yīng)用于外部存儲器1056或CPU時，電視機1050可以具有高可靠性且充分減少其耗電量。
[0192][示例]
通過使用各種方法來對根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的氧化物半導(dǎo)體膜及包括該氧化物半導(dǎo)體膜的半導(dǎo)體裝置進行測量。在本示例中描述其結(jié)果。
[0193]〈1.使用TEM的TEM圖像的觀察及電子衍射強度的測量以及XRD測量>
在此章節(jié)中，根據(jù)上述實施方式形成氧化物半導(dǎo)體膜，且使用透射電子顯微鏡(TEM)來觀察該氧化物半導(dǎo)體膜。下面描述其結(jié)果。
[0194]在此章節(jié)中，通過濺射法在石英襯底上形成氧化物半導(dǎo)體膜。采用該方式，制造樣品A、樣品B、樣品C、樣品D及樣品E。樣品A、樣品B、樣品C、樣品D及樣品E的沉積時的襯底溫度分別為室溫、200°C、250°C、30(rC及400°C。以低于實施方式2中的方法中的沉積時的襯底溫度來制造樣品A及B，且以在實施方式2中的方法中的范圍中的襯底溫度來制造樣品C至E。用于形成氧化物半導(dǎo)體膜的靶材具有In2O3 =Ga2O3:ZnO=l:1:2[摩爾比]的組成比。其他條件為如下:針對沉積氣體的流量，氬氣體的流量為30SCCH1且氧氣體的流量為15sccm，壓力為0.4Pa，襯底與靶材之間的距離為60mm，并且射頻(RF)功率為0.5kW。注意，樣品A、B及E中的每一個的目標(biāo)厚度為50nm，且樣品C及D中的每一個的目標(biāo)厚度為IOOnm0
[0195]在形成氧化物半導(dǎo)體膜后，對在其上形成有氧化物半導(dǎo)體膜的石英襯底進行熱處理。在以450°C的溫度具有_24°C的露點的干燥氣氛中進行熱處理I小時。采用該方式，制造氧化物半導(dǎo)體膜形成在石英襯底上的樣品A、B、C、D及E。
[0196]此外，采用與樣品A至E不同的方式，通過實施方式2中所述的2步法形成氧化物半導(dǎo)體膜，藉此形成樣品F。采用一種方式形成樣品F，其中首先形成具有5nm的厚度的第一氧化物半導(dǎo)體膜，對第一氧化物半導(dǎo)體膜進行第一熱處理，在第一氧化物半導(dǎo)體膜上形成具有30nm的厚度的第二氧化物半導(dǎo)體膜，并對第一氧化物半導(dǎo)體膜及第二氧化物半導(dǎo)體膜進行第二熱處理。
[0197]在此，用來形成第一氧化物半導(dǎo)體膜的靶材具有In2O3 =Ga2O3:ZnO= I:1:2[摩爾t匕]的組成比。其他條件為如下:針對沉積氣體的流量，氬氣體的流量為30SCCH1且氧氣體的流量為15sccm，壓力為0.4Pa，襯底與靶材之間的距離為60mm，并且射頻(RF)功率為0.5kW。在氮氣氛中以650°C的溫度進行第一熱處理I小時。
[0198]另外，用于形成第二氧化物半導(dǎo)體膜的靶材具有In2O3 =Ga2O3 =ZnO=I:1:2[摩爾t匕]的組成比。其他條件為如下:針對沉積氣體的流量，氬氣體的流量為30SCCH1且氧氣體的流量為15sccm，壓力為0.4Pa，襯底與靶材之間的距離為60mm，并且射頻(RF)功率為0.5kW。在以650°C的溫度具有_24°C的露點的干燥氣氛中進行第二熱處理I小時。
[0199]采用該方式，制造通過2步法在石英襯底上形成氧化物半導(dǎo)體膜的樣品F。
[0200]作為樣品A至F的比較示例，在氧化釔穩(wěn)定氧化鋯(YSZ)襯底上形成具有150nm的厚度的IGZO單晶膜，藉此形成樣品G。
[0201]通過使用TEM，通過對在其上形成有氧化物半導(dǎo)體膜的襯底照射與襯底垂直，即與上述實施方式中的c軸方向平行的電子束，取得樣品A至G的TEM圖像及電子衍射圖案。圖13A至13E分別為樣品A至E的截面TEM圖像。由于樣品的頂表面的方向相應(yīng)于在圖13A至13E中的每個截面TEM圖像中的縱向方向，圖像的縱向方向為c軸方向。圖14A至14E分另Ij為樣品A至E的平面TEM圖像。由于樣品的頂表面的方向相應(yīng)于圖14A至14E中的每個平面TEM圖像中的垂直方向，圖像的垂直方向為c軸方向。圖15A至15E分別為樣品A至E的電子衍射圖案。由于樣品的頂表面的方向相應(yīng)于圖15A至15E中的每個電子衍射圖案中的垂直方向，圖案的垂直方向為c軸方向。圖16A及16B分別為樣品F及G的平面TEM圖像。圖16C為樣品F的電子衍射圖案。圖16D及16E為樣品G的電子衍射圖案。由于樣品的頂表面的方向相應(yīng)于圖16A至16E中的每個平面TEM圖像及電子衍射圖案中的垂直方向，圖像及圖案的垂直方向為c軸方向。
[0202]注意，在此章節(jié)中，通過利用由Hitachi High-Technologies Corporation制造的H-9000NAR來將電子束點的直徑設(shè)定為Inm并將加速電壓設(shè)定為300kW，取得截面TEM圖像、平面TEM圖像及電子衍射圖案。
[0203]在圖13C至13E中的截面TEM圖像中，觀察到c軸對準(zhǔn)的結(jié)晶區(qū)域。另一方面，在圖13A及13B中的截面TEM圖像中，沒有清楚地觀察到c軸對準(zhǔn)的結(jié)晶區(qū)域。這顯示c軸對準(zhǔn)的結(jié)晶區(qū)域形成在以高于200°C，優(yōu)選高于或等于250°C的沉積時的襯底溫度形成的氧化物半導(dǎo)體膜中。c軸對準(zhǔn)的結(jié)晶區(qū)域的清晰度從圖13C依序增加到圖13E，因此估計氧化物半導(dǎo)體膜的結(jié)晶性隨著形成氧化物半導(dǎo)體膜時的襯底溫度增加而改善。
[0204]在圖14E中的平面TEM圖像中，觀察到配置在六角形晶格中的原子。同樣在圖14C及14D中的平面TEM圖像中，觀察到配置在六角形晶格中的較明亮顏色的原子。在圖14A及14B中的平面TEM圖像中，沒有清楚地觀察到配置在六角形晶格中的原子。另外，在圖16A及16B中的平面TEM圖像中，觀察到配置在六角形晶格中的原子。從上述記載，假設(shè)在氧化物半導(dǎo)體膜中c軸對準(zhǔn)的結(jié)晶區(qū)域傾向于具有如圖2所示的具有三重對稱性的六方晶體結(jié)構(gòu)。另外，發(fā)現(xiàn)如樣品C至E中那樣，結(jié)晶區(qū)域也形成在通過2步法制造的樣品F的氧化物半導(dǎo)體膜中。如圖13A至13E中的截面TEM圖像的觀察結(jié)果那樣，假設(shè)氧化物半導(dǎo)體膜的結(jié)晶性隨著形成氧化物半導(dǎo)體膜時的襯底溫度增加而改善。圖13A至13E及圖14A至14E的觀察表示樣品A及B中的每一個為幾乎不具有結(jié)晶性的非晶氧化物半導(dǎo)體膜且樣品C至F中的每一個為包括c軸對準(zhǔn)的結(jié)晶區(qū)域的氧化物半導(dǎo)體膜。
[0205]圖15A至15E中的電子衍射圖案的每一個具有同心圓形光環(huán)圖案,其中衍射圖案的寬度寬且不分明，并且外光環(huán)圖案的電子衍射強度低于內(nèi)光環(huán)圖案的電子衍射強度。此外，外光環(huán)圖案的電子衍射強度從圖15A依序增加到圖15E。圖16C中的電子衍射圖案也具有同心圓形光環(huán)圖案；然而，與圖15A至15E相比，在圖16C中，光環(huán)圖案的寬度較細，且內(nèi)光環(huán)圖案的電子衍射強度及外光環(huán)圖案的電子衍射強度實質(zhì)上互相相等。
[0206]不像圖15A至15E及圖16C，圖16D中的電子衍射圖案為點圖案。處理圖16D中的電子衍射圖案的圖像以獲得圖16E中的同心圓形圖案；圖16E中的圖案不是光環(huán)圖案，因為不像圖15A至15E及圖16C，同心圓形圖案的寬度細。此外，圖16E與圖15A至15E及圖16C的差別在于外同心圓形圖案的電子衍射強度高于內(nèi)同心圓形圖案。
[0207]圖17為表示樣品A至G的電子衍射強度的圖。在圖17所示的圖表中，垂直軸指示電子衍射強度(任意單位)且水平軸指示樣品的散射向量的大小(l/d[l/nm])。注意，在散射向量的大小(l/d[l/nm])中的d表示晶體中的晶面間距?？梢酝ㄟ^使用電子衍射圖案的膠卷中的從中心中的傳送波的一點到衍射波的同心圓形圖案的距離r、TEM中的樣品與膠卷之間的相機長度L及用于TEM中的電子束的波長\的下列公式來表示散射向量的大小(1/d)。
[0208][公式I]
【權(quán)利要求】
1.一種半導(dǎo)體裝置，包括: 柵電極； 包括結(jié)晶區(qū)域的氧化物半導(dǎo)體膜；以及 所述柵電極和所述氧化物半導(dǎo)體膜之間的柵極絕緣膜， 其中，所述結(jié)晶區(qū)域具有其中C軸與所述氧化物半導(dǎo)體膜的表面實質(zhì)上垂直的晶體結(jié)構(gòu)， 所述氧化物半導(dǎo)體膜處于非單晶狀態(tài)， 并且，所述氧化物半導(dǎo)體膜在所述結(jié)晶區(qū)域的界面處不包括晶界。
2.—種半導(dǎo)體裝置，包括: 柵電極； 包括結(jié)晶區(qū)域的氧化物半導(dǎo)體膜；以及 所述柵電極和所述氧化物半導(dǎo)體膜之間的柵極絕緣膜， 其中，所述結(jié)晶區(qū)域具有其中c軸與所述氧化物半導(dǎo)體膜的表面實質(zhì)上垂直的晶體結(jié)構(gòu)， 所述氧化物半導(dǎo)體膜處于非單晶狀態(tài)， 并且，所述氧化物半導(dǎo)體膜在所述結(jié)晶區(qū)域和相鄰的結(jié)晶區(qū)域彼此接觸的界面處不包括晶界。
3.一種半導(dǎo)體裝置，包括: 柵電極； 包括結(jié)晶區(qū)域的氧化物半導(dǎo)體膜；以及 所述柵電極和所述氧化物半導(dǎo)體膜之間的柵極絕緣膜， 其中，所述結(jié)晶區(qū)域具有其中c軸與所述氧化物半導(dǎo)體膜的表面實質(zhì)上垂直的晶體結(jié)構(gòu)， 所述氧化物半導(dǎo)體膜處于非單晶狀態(tài)， 并且，所述氧化物半導(dǎo)體膜在所述結(jié)晶區(qū)域和所述結(jié)晶區(qū)域的周圍區(qū)域之間不包括晶界。
4.一種半導(dǎo)體裝置，包括: 柵電極； 包括第一結(jié)晶區(qū)域及第二結(jié)晶區(qū)域的氧化物半導(dǎo)體膜；以及 所述柵電極和所述氧化物半導(dǎo)體膜之間的柵極絕緣膜， 其中，所述第一結(jié)晶區(qū)域和所述第二結(jié)晶區(qū)域中的每一個包括其中c軸與所述氧化物半導(dǎo)體膜的表面實質(zhì)上垂直的晶體結(jié)構(gòu)， 所述氧化物半導(dǎo)體膜處于非單晶狀態(tài)， 所述第一結(jié)晶區(qū)域的a軸方向與所述第二結(jié)晶區(qū)域的a軸方向不同， 并且，所述第一結(jié)晶區(qū)域的b軸方向與所述第二結(jié)晶區(qū)域的b軸方向不同。
5.一種半導(dǎo)體裝置，包括: 柵電極； 包括第一結(jié)晶區(qū)域的氧化物半導(dǎo)體膜； 與所述氧化物半導(dǎo)體膜接觸的金屬氧化物膜，所述金屬氧化物膜包括第二結(jié)晶區(qū)域；以及 所述柵電極和所述氧化物半導(dǎo)體膜之間的柵極絕緣膜， 其中，所述第一結(jié)晶區(qū)域包括其中C軸與所述氧化物半導(dǎo)體膜的表面實質(zhì)上垂直的晶體結(jié)構(gòu)， 并且，所述C軸在所述氧化物半導(dǎo)體膜和所述金屬氧化物膜之間的界面處連續(xù)對準(zhǔn)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中的任一項所述的半導(dǎo)體裝置，還包括所述氧化物半導(dǎo)體膜上的源電極及漏電極， 其中所述柵電極與所述源電極及所述漏電極重疊。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至4中的任一項所述的半導(dǎo)體裝置，還包括第一金屬氧化物膜及第二金屬氧化物膜， 其中所述氧化物半導(dǎo)體膜設(shè)置在所述第一金屬氧化物膜上， 所述第二金屬氧化物膜設(shè)置在所述氧化物半導(dǎo)體膜上， 所述第一金屬氧化物膜的能隙比所述氧化物半導(dǎo)體膜的能隙大， 并且所述第二金屬氧化物膜的能隙比所述氧化物半導(dǎo)體膜的能隙大。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至5中的任一項所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述氧化物半導(dǎo)體膜的ESR測量中的g值位于1.93附近的區(qū)域中的信號的自旋密度低于1.3X1018自旋/cm3。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至5中的任一項所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述氧化物半導(dǎo)體膜中的氫濃度為5 X IO19原子/cm3或 更低。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至5中的任一項所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述氧化物半導(dǎo)體膜中的堿金屬濃度為5 X IO16原子/cm3或更低。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至5中的任一項所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述氧化物半導(dǎo)體膜中的鋰濃度為5 X IO15原子/cm3或更低。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至5中的任一項所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述氧化物半導(dǎo)體膜中的鈉濃度為5 X IO16原子/cm3或更低。
13.根據(jù)權(quán)利要求1至5中的任一項所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述氧化物半導(dǎo)體膜中的鉀濃度為5 X IO15原子/cm3或更低。
14.根據(jù)權(quán)利要求1至3中的任一項所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述結(jié)晶區(qū)域的大小大于或等于Inm并小于或等于lOOOnm。
15.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述第一結(jié)晶區(qū)域的大小大于或等于Inm并小于或等于lOOOnm。
16.根據(jù)權(quán)利要求1至5中的任一項所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述c軸和所述氧化物半導(dǎo)體膜的所述表面的法線之間的角度大于或等于0°并小于或等于20°。
17.根據(jù)權(quán)利要求1至5中的任一項所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述氧化物半導(dǎo)體膜實質(zhì)上是本征的。
18.根據(jù)權(quán)利要求1至5中的任一項所述的半導(dǎo)體裝置， 其中不由所述氧化物半導(dǎo)體膜的X射線衍射光譜表示沿著所述晶體結(jié)構(gòu)的a-b面的對準(zhǔn)。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的半導(dǎo)體裝置， 其中在使用所述c軸作為旋轉(zhuǎn)軸來旋轉(zhuǎn)所述氧化物半導(dǎo)體膜的同時通過平面內(nèi)法測量所述X射線衍射 光譜。
【文檔編號】H01L29/786GK103500712SQ201310376877
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2011年11月21日 優(yōu)先權(quán)日:2010年12月3日
【發(fā)明者】山崎舜平, 津吹將志, 秋元健吾, 大原宏樹, 本田達也, 小俁貴嗣, 野中裕介, 高橋正弘, 宮永昭治 申請人:株式會社半導(dǎo)體能源研究所