制造半導(dǎo)體裝置的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及包括作為元件包含晶體管等至少一個半導(dǎo)體元件的電路的半導(dǎo)體裝 置及其制造方法。例如，本發(fā)明涉及作為部件包括安裝在電源電路中的功率器件、包括存儲 器、閘流晶體管、轉(zhuǎn)換器、圖像傳感器等的半導(dǎo)體集成電路、以液晶顯示面板為代表的電光 學(xué)裝置和包括發(fā)光元件的發(fā)光顯示裝置中的任何一種的電子裝置。
[0002] 在本說明書中，半導(dǎo)體裝置一般是指能夠通過利用半導(dǎo)體特性而工作的裝置，因 此電光裝置、半導(dǎo)體電路及電子裝置都是半導(dǎo)體裝置。
【背景技術(shù)】
[0003] 如通常在液晶顯示裝置中所見到的那樣，使用非晶硅、多晶硅等來制造在玻璃襯 底等上形成的晶體管。雖然使用非晶硅制造的晶體管具有低場效應(yīng)迀移率，但是它具有能 夠在更大玻璃襯底上形成的優(yōu)點。另外，雖然使用多晶硅制造的晶體管具有高場效應(yīng)迀移 率，但是它具有不合適于更大玻璃襯底的缺點。
[0004] 與使用硅制造的晶體管不同，使用氧化物半導(dǎo)體制造晶體管，并將其應(yīng)用于電子 裝置或光裝置的技術(shù)受到注目。例如，專利文獻1和專利文獻2公開了使用氧化鋅或基于 In-Ga-Zn-O的氧化物作為氧化物半導(dǎo)體來制造晶體管并將這種晶體管用作顯示裝置的像 素的開關(guān)元件等的技術(shù)。
[0005]【參考】 【專利文獻】 【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] 另外，大型顯示裝置已經(jīng)變得越來越普及。顯示屏幕的對角為40英寸至50英寸 的家庭用電視機也已開始廣泛使用。
[0007] 使用常規(guī)氧化物半導(dǎo)體制造的晶體管的場效應(yīng)迀移率為IOcmVvs至20cm2/Vs。因 為使用氧化物半導(dǎo)體制造的晶體管的場效應(yīng)迀移率是使用非晶硅制造的晶體管的的場效 應(yīng)迀移率10倍以上，所以即使在大型顯示裝置中使用氧化物半導(dǎo)體制造的晶體管也能夠 提供作為像素的開關(guān)元件充分的性能。
[0008] 但是，將使用氧化物半導(dǎo)體制造的晶體管用作半導(dǎo)體裝置的驅(qū)動器件，例如大型 顯不裝置等的驅(qū)動電路中的開關(guān)兀件時，有一定的限制。
[0009] 本發(fā)明的一個實施方式的目的在于：通過形成具有高結(jié)晶性的程度的氧化物半導(dǎo) 體層來實現(xiàn)更大襯底和制造具有所希望的高場效應(yīng)迀移率的晶體管，并且還實現(xiàn)大型顯示 裝置或高性能的半導(dǎo)體裝置等的實用化。
[0010] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，在襯底上形成第一多元氧化物半導(dǎo)體層以及在第一 多元氧化物半導(dǎo)體層上形成單元氧化物半導(dǎo)體層；然后，通過在500°C以上且KKKTC以下 的溫度下，優(yōu)選在550°C以上且750°C以下的溫度下進行加熱處理，從表面向內(nèi)部進行結(jié)晶 生長，以形成包含單晶區(qū)域的第一多元氧化物半導(dǎo)體層及包含單晶區(qū)域的單元氧化物半導(dǎo) 體層；以及在包含單晶區(qū)域的單元氧化物半導(dǎo)體層上層疊包含單晶區(qū)域的第二多元氧化物 半導(dǎo)體層。注意，包含單晶區(qū)域的第一多元氧化物半導(dǎo)體層、包含單晶區(qū)域的單元氧化物半 導(dǎo)體層以及包含單晶區(qū)域的第二多元氧化物半導(dǎo)體層中的每個層的單晶區(qū)域是在其表面 晶體取向一致的平板狀單晶區(qū)域。平板狀單晶區(qū)域具有平行于其表面的a-b面，并且在垂 直于包含單晶區(qū)域的第一多元氧化物半導(dǎo)體層、包含單晶區(qū)域的單元氧化物半導(dǎo)體層以及 包含單晶區(qū)域的第二多元氧化物半導(dǎo)體層的表面的方向上具有c軸。另外，包含單晶區(qū)域 的第一多元氧化物半導(dǎo)體層、包含單晶區(qū)域的單元氧化物半導(dǎo)體層以及包含單晶區(qū)域的第 二多元氧化物半導(dǎo)體層的c軸方向?qū)?yīng)于深度方向。
[0011] 以如下方式形成包含單晶區(qū)域的單元氧化物半導(dǎo)體層：在第一多元氧化物半導(dǎo)體 層上形成單元氧化物半導(dǎo)體層，以及然后，通過在500°C以上且1000°C以下的溫度下，優(yōu)選 在550°C以上且750°C以下的溫度下進行加熱處理，使得從表面向內(nèi)部進行結(jié)晶生長。以從 表面沿深度方向進行結(jié)晶生長的方式形成在包含單晶區(qū)域的單元氧化物半導(dǎo)體層的表面 的并且在相同晶體方向上取向晶體的單晶區(qū)域；所以可以以不受到單元氧化物半導(dǎo)體層的 基底部件的影響的方式形成單晶區(qū)域。另外，通過使用該包含單晶區(qū)域的單元氧化物半導(dǎo) 體層作為晶種從第一多元氧化物半導(dǎo)體層的表面進行外延生長或軸向生長，以進行第一多 元氧化物半導(dǎo)體層的結(jié)晶生長，使得可以以不受到第一多元氧化物半導(dǎo)體層的基底部件的 影響的方式形成單晶區(qū)域。
[0012] 包含單晶區(qū)域的第二多元氧化物半導(dǎo)體層可以通過如下方式而形成：在包含單晶 區(qū)域的單元氧化物半導(dǎo)體層上形成第二多元氧化物半導(dǎo)體層，以及然后，通過在l〇〇°C以上 且500°C以下的溫度下，優(yōu)選在150°C以上且400°C以下的溫度下進行加熱處理，使得從包 含單晶區(qū)域的單元氧化物半導(dǎo)體層的表面向上方的第二多元氧化物半導(dǎo)體層的表面進行 結(jié)晶生長。就是說，包含單晶區(qū)域的單元氧化物半導(dǎo)體層對于第二多元氧化物半導(dǎo)體層來 說相當于晶種。
[0013] 另外，包含單晶區(qū)域的第二多元氧化物半導(dǎo)體層可以通過如下方式而形成：通過 在200°C以上且600°C以下的溫度下，優(yōu)選在200°C以上且550°C以下的溫度下加熱的同時 通常通過濺射法在包含單晶區(qū)域的單元氧化物半導(dǎo)體層上沉積第二多元氧化物半導(dǎo)體層， 使得從包含單晶區(qū)域的單元氧化物半導(dǎo)體層的表面進行外延生長或軸向生長，以及可以形 成包含單晶區(qū)域的第二多元氧化物半導(dǎo)體層。就是說，包含單晶區(qū)域的單元氧化物半導(dǎo)體 層對于包含單晶區(qū)域的第二多元氧化物半導(dǎo)體層來說相當于晶種。
[0014] 因為通過使用包含單晶區(qū)域的單元氧化物半導(dǎo)體層作為晶種而進行結(jié)晶生長，所 以包含單晶區(qū)域的第一多元氧化物半導(dǎo)體層及包含單晶區(qū)域的第二多元氧化物半導(dǎo)體層 具有與包含單晶區(qū)域的單元氧化物半導(dǎo)體層基本上相同的晶體方向。
[0015] 然后，將包含單晶區(qū)域的第一多元氧化物半導(dǎo)體層、包含單晶區(qū)域的單元氧化物 半導(dǎo)體層以及包含單晶區(qū)域的第二多元氧化物半導(dǎo)體層蝕刻為島狀；在具有島狀的包含單 晶區(qū)域的第二多元氧化物半導(dǎo)體層上形成源電極及漏電極；形成柵極絕緣層和柵電極，由 此可以制造頂柵型晶體管。
[0016] 備選地，在襯底上形成柵電極及柵極絕緣層，在柵極絕緣層上形成包含單晶區(qū)域 的第一多元氧化物半導(dǎo)體層、包含單晶區(qū)域的單元氧化物半導(dǎo)體層以及包含單晶區(qū)域的第 二多元氧化物半導(dǎo)體層，將該包含單晶區(qū)域的第一多元氧化物半導(dǎo)體層、包含單晶區(qū)域的 單元氧化物半導(dǎo)體層以及包含單晶區(qū)域的第二多元氧化物半導(dǎo)體層蝕刻為島狀，以及形成 源電極及漏電極，由此可以制造底柵型晶體管。
[0017]另外，根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，一種包括薄膜晶體管的半導(dǎo)體裝置，該薄膜晶 體管具有：具有包含單晶區(qū)域的第一多元氧化物半導(dǎo)體層、包含單晶區(qū)域的單元氧化物半 導(dǎo)體層以及包含單晶區(qū)域的第二多元氧化物半導(dǎo)體層的氧化物半導(dǎo)體疊層體，柵電極，設(shè) 置在氧化物半導(dǎo)體疊層體與柵電極之間的柵極絕緣層，以及電連接于氧化物半導(dǎo)體疊層體 的布線。
[0018] 優(yōu)選在幾乎不包含氫及水分的氣氛（氮氣氛、氧氣氛或干燥空氣氣氛等）進行用 來形成包含單晶區(qū)域的第一多元氧化物半導(dǎo)體層及包含單晶區(qū)域的單元氧化物半導(dǎo)體層 的加熱處理及用來形成包含單晶區(qū)域的第二多元氧化物半導(dǎo)體層的加熱處理。通過進行該 加熱處理，可以進行用來使氫、水、羥基或氫化物等從單元氧化物半導(dǎo)體層及多元氧化物半 導(dǎo)體層中脫離的脫水化或脫氫化，而可以使得包含單晶區(qū)域的第一多元氧化物半導(dǎo)體層、 包含單晶區(qū)域的單元氧化物半導(dǎo)體層以及包含單晶區(qū)域的第二多元氧化物半導(dǎo)體層高純 度化。可以用以下方式來進行加熱處理：在惰性氣氛中進行增加溫度，以及然后在過程期間 氣氛轉(zhuǎn)換成包含氧的氣氛。在氧氣氛中進行加熱處理的情況下，使氧化物半導(dǎo)體層氧化，由 此可以修復(fù)氧缺陷。即使在高達450°c時對被進行了該加熱處理的具有單晶區(qū)域的氧化物 半導(dǎo)體層進行使用熱脫附譜檢測法（ThermalDesorptionSpectroscopy:TDS)的測量，也 未檢測水的兩個峰值中在300°C附近的水的至少一個峰值。
[0019] 在包含單晶區(qū)域的第一多元氧化物半導(dǎo)體層及包含單晶區(qū)域的第二多元氧化物 半導(dǎo)體層各包含In時，在平板狀的單晶區(qū)域中，In的電子云相互重疊以相互連接，由此使 得導(dǎo)電率〇增加。因此，可以增加晶體管的場效應(yīng)迀移率。
[0020] 被高純度化的包含單晶區(qū)域的第一多元氧化物半導(dǎo)體層、被高純度化的包含單晶 區(qū)域的單元氧化物半導(dǎo)體層以及被高純度化的包含單晶區(qū)域的第二多元氧化物半導(dǎo)體層 中，氫濃度為IXIO18cm3以下，優(yōu)選為IX1016Cm3以下，更優(yōu)選基本上是0 ;載流子密度可以 低于IXIO14cm3,優(yōu)選低于IXIO12cm3,更優(yōu)選低于測量下限以下的1. 45XIO10cm3;以及能 帶隙為2eV以上，優(yōu)選為2. 5eV以上，更優(yōu)選為3eV以上。
[0021] 注意，根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的晶體管包含絕緣柵極場效應(yīng)晶體管 (insulated-gatefield-effecttransistor(IGFET))和在其類別中的薄膜晶體管（TFT) 〇
[0022] 即使用作基底的襯底的材料為氧化物、氮化物和金屬等的任一材料，也可以制造 具有高場效應(yīng)迀移率的晶體管，而實現(xiàn)大型顯示裝置和高性能半導(dǎo)體裝置等。
【附圖說明】
[0023]圖1是示出本發(fā)明的一個實施方式的半導(dǎo)體裝置的截面圖； 圖2A至2E是示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的制造半導(dǎo)體裝置的過程的截面圖； 圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的半導(dǎo)體裝置的制造過程的截面圖； 圖4是示出氧化物半導(dǎo)體層的結(jié)晶生長的過程的圖； 圖5A至5C是各示出氧化物半導(dǎo)體層的結(jié)晶生長的過程的圖； 圖6A和6B是各示出氧化物半導(dǎo)體層的結(jié)晶生長的過程的圖； 圖7A至7C是各示出氧化物半導(dǎo)體層的結(jié)晶結(jié)構(gòu)的圖； 圖8A至8E是示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的半導(dǎo)體裝置的制造過程的截面圖； 圖9A至9D是示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的半導(dǎo)體裝置的制造過程的截面圖； 圖IOA和IOB是示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的半導(dǎo)體裝置的執(zhí)照過程的截面圖； 圖IlA至IlD是示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的半導(dǎo)體裝置的制造過程的截面圖； 圖12A至12D是示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的半導(dǎo)體裝置的制造過程的截面圖； 圖13A和13B是示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的半導(dǎo)體裝置的制造過程的截面圖； 圖14A至14E是示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的半導(dǎo)體裝置的制造過程的截面圖； 圖15A和15B是示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的半導(dǎo)體裝置的制造過程的截面圖； 圖16是示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的半導(dǎo)體裝置的制造過程的截面圖； 圖17是示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的半導(dǎo)體裝置的截面圖； 圖18是示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的半導(dǎo)體裝置的截面圖； 圖19是示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的半導(dǎo)體裝置的等效電路圖； 圖20A和20B是示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的半導(dǎo)體裝置的俯視圖及截面圖； 圖21A和21B是示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的半導(dǎo)體裝置的俯視圖及截面圖； 圖22是示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的半導(dǎo)體裝置的截面圖； 圖23A至23E是各示出電子裝置的一個實施方式的圖； 圖24是示出電子裝置的一個實施方式的圖。
【具體實施方式】
[0024] 將參照附圖詳細說明本發(fā)明的實施方式。注意，本發(fā)明不局限于以下說明，以及本 領(lǐng)域技術(shù)人員可以很容易地理解在不脫離本發(fā)明的宗旨及范圍的情況下可以用各種各樣 的方式來改變其模式及詳細內(nèi)容。因此，本發(fā)明不應(yīng)該被解釋為僅限于以下實施方式的說 明。注意，在以下說明的本發(fā)明的結(jié)構(gòu)中，在不同附圖之間通過相同的附圖標記表示相同部 分或具有類似功能的部分，而不反復(fù)其說明。
[0025] 注意，在本說明書中所說明的每一個附圖中，每一個部件的大小或每一個層的厚 度或區(qū)域在某些情況下為了清楚而被夸大。因此，本發(fā)明的實施方式不是一直限于這類尺 度。
[0026] 注意，在本說明書中使用"第一"、"第二"以及"第三"等術(shù)語是為了避免部件之間 的混同，而不是為了在數(shù)目上進行限制的。因此，例如，可以適當?shù)厥褂?第二"或"第三"等 代替"第一"進行說明。
[0027] 注意，"電壓"是指兩個點之間的電位差，"電位"是指在靜電場中的某一點的單位 電荷的靜電能（電位能量）。注意，一般來說，將某一點的電位與參考電位（例如接地電位） 之間的電位差簡單地稱為電位或電壓，以及在很多情況下使用電位和電壓作為同義詞。因 此，在本說明書中，除了另外指定，否則可將電位改述為電壓，以及可將電壓改述為電位。
[0028] (實施方式1) 圖1是示出作為半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的一個實施方式的晶體管150的截面圖。注意，雖然 這里說明的晶體管150是載流子為電子的n溝道型IGFET(Insulated Gate Field Effect Transistor:絕緣柵極場效應(yīng)晶體管），但是晶體管150也可以是p溝道型IGFET。在本實 施方式中，，將說明具有頂柵結(jié)構(gòu)的晶體管150。
[0029] 在圖1中所示的晶體管150中，在襯底100上，層疊包含單晶區(qū)域的第一多元氧化 物半導(dǎo)體層l〇3a、包含單晶區(qū)域的單元氧化物半導(dǎo)體層105a以及包含單晶區(qū)域的第二多 元氧化物半導(dǎo)體層l〇7a(氧化物半導(dǎo)體疊層體），且在其上形成用作源電極及漏電極的布 線108a、108b。另外，在包含單晶區(qū)域的第二多元氧化物半導(dǎo)體層107a及布線108a、108b 上形成柵極絕緣層112,在柵極絕緣層112上形成柵電極114以便在柵極絕緣層112設(shè)置在 其間的情況下面對包含單晶區(qū)域的第一多元氧化物半導(dǎo)體層l〇3a、包含單晶區(qū)域的單元氧 化物半導(dǎo)體層l〇5a以及包含單晶區(qū)域的第二多元氧化物半導(dǎo)體層107a。此外，也可以在柵 極絕緣層112及柵電極114上有絕緣層116。
[0030] 接著，將參照圖2A至2E、圖3、圖4、圖5A至圖5C、圖6A以及圖6B以及圖7A至7C 說明具有單晶區(qū)域的氧化物半導(dǎo)體疊層體的制造方法及使用該氧化物半導(dǎo)體疊層體而形 成的薄膜晶體管。
[0031] 在襯底100上形成第一多元氧化物半導(dǎo)體層102,并且在第一多元氧化物半導(dǎo)體 層102上形成單元氧化物半導(dǎo)體層104 (參照圖2A)。
[0032] 襯底100至少需要具有能夠承受后面進行的加熱處理的足夠耐熱性。當使用玻璃 襯底作為襯底1〇〇時，優(yōu)選使用應(yīng)變點為730°C以上的玻璃襯底。至于玻璃襯底，例如可以 使用如鋁硅酸鹽玻璃、鋁硼硅酸鹽玻璃或鋇硼硅酸鹽玻璃等的玻璃材料。注意，優(yōu)選使用包 含BaO和B2O3使得B203量大于BaO量的玻璃襯底。
[0033] 可以使用如陶瓷襯底、石英襯底或藍寶石襯底等的使用絕緣體而形成的襯底代替 上述玻璃襯底。備選地，也可以使用晶化玻璃等。還備選地，還可以使用通過在如硅片等的 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獲得的襯底。
[0034] 如后面將所述的，根據(jù)本實施方式，因為設(shè)置在襯底100上的第一多元氧化物半 導(dǎo)體層102及單元氧化物半導(dǎo)體層104的結(jié)晶化不取決于用作基底的襯底的材質(zhì)。所以如 上所述那樣可以使用各種材料作為襯底100。
[0035] 通過濺射法等形成第一多元氧化物半導(dǎo)體層102及單元氧化物半導(dǎo)體層104。第 一多元氧化物半導(dǎo)體層102通過加熱而可以具有成為六方晶結(jié)構(gòu)的非纖鋅礦型結(jié)晶結(jié)構(gòu)。 六方晶結(jié)構(gòu)的非纖鋅礦型結(jié)晶結(jié)構(gòu)也被稱為同系結(jié)構(gòu)（homologousstructure)。注意，非 纖鋅礦型結(jié)晶結(jié)構(gòu)是指不是纖鋅礦型的結(jié)晶結(jié)構(gòu)。
[0036] 作為第一多元氧化物半導(dǎo)體層102,可以使用任何如下氧化物半導(dǎo)體層：四元金 屬氧化物的基于In-Sn-Ga-Zn-O的氧化物半導(dǎo)體層；三元金屬氧化物的基于In-Ga-Zn-O 的氧化物半導(dǎo)體層、基于In-Sn-Zn-O的氧化物半導(dǎo)體層、基于In-Al-Zn-O的氧化物半 導(dǎo)體層、基于Sn-Ga-Zn-O的氧化物半導(dǎo)體層、基于Al-Ga-Zn-O的氧化物半導(dǎo)體層、基于 Sn-Al-Zn-O的氧化物半導(dǎo)體層；二元金屬氧化物的基于In-Zn-O的氧化物半導(dǎo)體層、基于 Sn-Zn-O的氧化物半導(dǎo)體層、基于Al-Zn-O的氧化物半導(dǎo)體層、基于Zn-Mg-O的氧化物半導(dǎo) 體層、基于Sn-Mg-O的氧化物半導(dǎo)體層、基于In-Mg-O的氧化物半導(dǎo)體層等。在本說明書中， 多元氧化物半導(dǎo)體包含多種金屬氧化物，以及n元金屬氧化物包含n種金屬氧化物。注意， 多元氧化物半導(dǎo)體，可以含有1 %，優(yōu)選為0. 1 %的主要成分的金屬氧化物之外的元素作為 雜質(zhì)。
[0037] 第一多元氧化物半導(dǎo)體層102可以使用三元金屬氧化物來形成，以及可以使用由 InMxZnY0z(Y= 0? 5至5)表示的氧化物半導(dǎo)體材料。這里，M表示選自鎵（Ga)、鋁（Al)或 硼（B)等第13族元素中的一種或多種元素。注意，In、M、Zn及0的含有量可以自由設(shè)定， 其中包含M的含有量為0(即，x= 0)的情況。但是，In及Zn的含有量不為0。也就是說， 上述表達包含基于In-Ga-Zn-O的氧化物半導(dǎo)體或基于In-Zn-O的氧化物半導(dǎo)體等。
[0038] 濺射法的例子包含使用高頻電源作為濺射電源的RF濺射法、DC濺射法以及以脈 沖方式施加偏壓的脈沖DC濺射法。RF濺射法主要用于形成絕緣層的情況中，而DC濺射法 主要用于形成金屬層的情況中。
[0039] 作為用于通過濺射法形成第一多元氧化物半導(dǎo)體層102的靶材，可以使用含有 鋅的金屬氧化物的祀材。例如，將含有In、Ga及Zn的金屬氧化物祀材具有In:Ga:Zn= l:x:y(x為0以上以及y為0. 5以上5以下）的組成比。具體地，可以使用組成比為In:Ga:Zn =1:1:0. 5[原子比]的祀材、組成比為In:Ga:Zn= 1:1:1 [原子比]的祀材、組成比為 In:Ga:Zn= 1:1:2[原子比]的革E材或組成比為In:Ga:Zn= 1:0. 5:2[原子比]的革巴材。 在本實施方式中，因為意圖性地通過在后面步驟中進行加熱處理來造成晶化，所以優(yōu)選使 用易于晶化的金屬氧化物靶材。
[0040] 單元氧化物半導(dǎo)體層104優(yōu)選使用通過加熱而有可能具有成為六方晶結(jié)構(gòu)的纖 鋅礦型結(jié)晶結(jié)構(gòu)的單元氧化物半導(dǎo)體形成，典型的有氧化鋅。這里，單元氧化物半導(dǎo)體是 指包含一種金屬氧化物的氧化物半導(dǎo)體。注意，單元氧化物半導(dǎo)體，可以含有1%，優(yōu)選為 0. 1%的金屬氧化物之外的元素，作為雜質(zhì)。單元氧化物半導(dǎo)體比多元氧化物半導(dǎo)體更易晶 化且結(jié)晶性的程度可以是高的。單元氧化物半導(dǎo)體層104可以用作第一多元氧化物半導(dǎo)體 層102及后面形成的第二多元氧化物半導(dǎo)體層106的結(jié)晶生長的晶種。所以將單元氧化物 半導(dǎo)體層104可以具有結(jié)晶生長可能的厚度，典型的是單原子層厚度以上IOnm以下，優(yōu)選 的是2nm以上5nm以下。當單元氧化物半導(dǎo)體層104是薄的時，可以提高形成處理及加熱 處理中的處理量。
[0041] 單元氧化物半導(dǎo)體層104可以在稀有氣體（典型的為氬）氣氛、氧氣氛或含有稀 有氣體（典型的為氬）及氧的氣氛中通過濺射法來形成。
[0042] 另外，用與第一多元氧化物半導(dǎo)體層102的方式類似的方式，金屬氧化物靶材中 的氧化物半導(dǎo)體的相對密度為80%以上，優(yōu)選為95%以上，更優(yōu)選為99. 9%以上。
[0043] 另外，用與第一多元氧化物半導(dǎo)體層102的方式類似的方式，通過一邊加熱襯底， 一邊形成單元氧化物半導(dǎo)體層104,可以在之后進行第一加熱處理時促進結(jié)晶生長。
[0044] 接著，進行第一加熱處理。第一加熱處理的溫度為500°C以上1000°C以下，優(yōu)選為 600°C以上850°C以下。另外，加熱時間為1分以上24小時以下。
[0045] 優(yōu)選在稀有氣體（典型的為氬）氣氛、氧氣氛、氮氣氛、干燥空氣氣氛、含有稀有氣 體（典型的為氬）和氧的氣氛或含有稀有氣體和氮的氣氛中進行第一加熱處理。
[0046] 在本實施方式中，作為第一加熱處理，在干燥空氣氣氛中以700°C進行1個小時的 加熱處理。
[0047] 也可以在一邊逐漸增加單元氧化物半導(dǎo)體層104的溫度一邊加熱單元氧化物半 導(dǎo)體層104之后，可在一定的溫度下加熱第一多元氧化物半導(dǎo)體層102。當將500°C以上的 溫度增加的速度為〇. 5°C/h以上:TC/h以下時，單元氧化物半導(dǎo)體層104的結(jié)晶生長逐漸 進行；因此可以進一步增強結(jié)晶性。
[0048] 用于第一加熱處理的加熱處理設(shè)備不限于具體設(shè)備，以及該設(shè)備也可以設(shè)置有通 過來自電阻發(fā)熱元件等的發(fā)熱元件的熱傳導(dǎo)或熱輻射對對象進行加熱的裝置。例如，可以 使用電爐或如氣體快速熱退火（GasRapidThermalAnneal:GRTA)設(shè)備、燈快速熱退火 (LampRapidThermalAnneal:LRTA)設(shè)備等的快速熱退火（RapidThermalAnneal:RTA) 設(shè)備。LRTA設(shè)備是通過從如鹵素燈、金屬鹵化物燈、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）的輻射對對象進行加熱的設(shè)備。GRTA設(shè)備是使用高溫的氣體進行 加熱處理的設(shè)備。
[0049] 通過第一加熱處理，如圖2A中的箭頭所示從單元氧化物半導(dǎo)體層104的表面向第 一多元氧化物半導(dǎo)體層102開始結(jié)晶生長。由于單元氧化物半導(dǎo)體層104易于晶化，所以整 個單元氧化物半