半導體裝置的制造方法

專利名稱：半導體裝置的制造方法
技術領域：
所公開的發明涉及一種半導體裝置及半導體裝置的制造方法。注意，本說明書等中的半導體裝置是指通過利用半導體特性而能夠工作的所有裝置，因此電光裝置、發光顯示裝置、半導體電路以及電子設備都是半導體裝置。
背景技術：
使用形成在具有絕緣表面的襯底上的半導體薄膜構成晶體管的技術受到關注。該晶體管被廣泛地應用于如集成電路(IC)及圖像顯示裝置(有時簡稱為顯示裝置)等的半導體電子設備。作為可以應用于晶體管的半導體薄膜，硅類半導體材料被廣泛地周知。作為其他材料，氧化物半導體受到關注。例如，公開了作為氧化物半導體使用氧化鋅或In-Ga-Zn類氧化物來制造晶體管的技術(參照專利文獻I及專利文獻2)。另外，已經指出，在氧化物半導體中氫是載流子的供給源。因此，需要采取某些措施來防止在形成氧化物半導體時氫混入氧化物半導體中。此外，公開了如下技術:不僅減少包含在氧化物半導體中的氫量，而且還減少接觸于氧化物半導體的柵極絕緣膜中的氫量來抑制閾值電壓的變化(參照專利文獻3)。[專利文獻I]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[專利文獻3]日本專利申請公開2009-224479號公報另外，在氧化物半導體中，作為載流子的供應源，除了氫以外還可以舉出氧化物半導體中的氧缺陷。氧化物半導體中的氧缺陷成為供體，而在氧化物半導體中產生載流子的電子。當在包括晶體管的溝道形成區域的氧化物半導體中存在多個氧缺陷時，在溝道形成區域中產生電子，從而因其導致使晶體管的閾值電壓向負方向變動。

發明內容
鑒于上述問題，本發明的一個方式的目的之一是提供一種使用氧化物半導體的半導體裝置的制造方法，該半導體裝置可以被賦予穩定的電特性來實現高可靠性。在具有包括氧化物半導體層的底柵結構的晶體管的半導體裝置的制造方法中，以接觸于氧化物半導體層的方式層疊絕緣層及鋁膜。通過從鋁膜的上表面對絕緣層及鋁膜進行氧摻雜處理，在該絕緣層中形成包含超過化學計量組成的氧的區域(以下，也稱為氧過剩區域)，并且使鋁膜氧化而形成氧化鋁膜。通過與氧化物半導體層接觸的絕緣層具有氧過剩區域，可以向氧化物半導體層供應氧，由此可以防止從氧化物半導體層的氧脫離并填補膜中的氧缺陷。另外，氧化鋁膜具有高遮斷效果(阻擋效果)，即不使氫、水分等雜質及氧的雙方透過膜的效果，且該氧化鋁膜用作保護膜，即防止在制造工序中及之后導致晶體管的電特性變動的原因的氫、水分等雜質混入到氧化物半導體層，并防止從氧化物半導體層釋放作為構成氧化物半導體的主要成分材料的氧。在本發明的一個方式的半導體裝置的制造方法中，層疊在絕緣層上的氧化鋁膜是在形成鋁膜之后對該鋁膜進行氧摻雜處理使它氧化而形成的膜。與通過濺射法形成氧化鋁膜的情況相比，通過使鋁膜氧化形成氧化鋁膜，可以提高生產率。另外，可以對鋁膜的氧摻雜處理通過與對絕緣層的氧摻雜處理相同的工序進行。由此，可以不追加用來進行鋁膜的氧化處理的工序而形成氧化鋁膜。與氧化物半導體層接觸的絕緣層優選盡可能地不包含水、氫等雜質。當與氧化物半導體層接觸的絕緣層包含氫時，該氫有可能侵入到氧化物半導體層或者抽出氧化物半導體層中的氧。由此，與氧化物半導體層接觸的絕緣層優選為進行了用來脫水化或脫氫化的熱處理的膜。本發明的一個方式是一種半導體裝置的制造方法，該制造方法包括如下步驟:形成柵電極層；在柵電極層上形成柵極絕緣層；隔著柵極絕緣層形成與柵電極層重疊的氧化物半導體層；形成與氧化物半導體層電連接的源電極層及漏電極層；在源電極層及漏電極層上形成與氧化物半導體層接觸的絕緣層；以及形成與絕緣層接觸的鋁膜，其中，通過對鋁膜及絕緣層進行氧摻雜處理，對絕緣層添加氧，且使鋁膜氧化而成為氧化鋁膜。另外，本發明的一個方式是一種半導體裝置的制造方法，該制造方法包括如下步驟:形成柵電極層；在柵電極層上形成柵極絕緣層；通過對柵極絕緣層進行氧摻雜處理形成氧過剩區域；隔著柵極絕緣層形成與柵電極層重疊的氧化物半導體層；形成與氧化物半導體層電連接的源電極及漏電極；在源電極及漏電極上形成與氧化物半導體層接觸的絕緣層；以及形成與絕緣層接觸的鋁膜，其中，通過對鋁膜及絕緣層進行氧摻雜處理，對絕緣層添加氧，且使鋁膜氧化而成為氧化鋁膜。在上述半導體裝置的制造方法中，優選在對柵極絕緣層進行氧摻雜處理之前對柵極絕緣層進行熱處理而減少柵極絕緣層中的水或氫。另外，作為柵極絕緣層優選使用含有氮的絕緣層。另外，在上述半導體裝置的制造方法的任一個中，優選在形成鋁膜之前對絕緣層進行熱處理而減少絕緣層中的水或氫。此外，作為絕緣層優選使用含有氮的絕緣層。注意，上述“氧摻雜”是指將氧(至少包含氧自由基、氧原子、氧分子、臭氧、氧離子(氧分子離子)及/或氧離子簇中的任一種)添加到塊中的處理。注意，“塊”這一用語是為了表明不僅將氧添加到薄膜的表面還將氧添加到薄膜的內部。另外，“氧摻雜”包括將等離子體化的氧添加到塊中的“氧等離子體摻雜”。作為氧摻雜處理,可以使用包含氧的氣體。作為包含氧的氣體,可以使用氧、一氧化二氮、二氧化氮、二氧化碳、一氧化碳等。另外，在氧摻雜處理中，也可以使用稀有氣體。通過進行上述氧摻雜處理，在絕緣層與氧化物半導體層之間的界面或絕緣層的塊中可以設置至少一個以上的具有超過該膜的化學計量組成的氧的氧過剩區域。本發明的一個方式涉及一種半導體裝置，該半導體裝置具有晶體管或包含晶體管的電路。例如，本發明的一個方式涉及一種半導體裝置，該半導體裝置具有溝道形成區域由氧化物半導體形成的晶體管或包含該晶體管的電路。例如，本發明涉及:LSI ；CPU ;安裝在電源電路中的功率裝置；包括存儲器、閘流晶體管、轉換器以及圖像傳感器等的半導體集成電路；以液晶顯示面板為代表的電光學裝置；具有發光元件的發光顯示裝置；以及作為部件安裝有上述電路或裝置的電子設備。根據本發明的一個方式，可以提供被賦予穩定的電特性的實現高可靠性的使用氧化物半導體的半導體裝置。


圖1A至IC是說明半導體裝置的一個方式的平面圖及截面圖；圖2A至2E是說明半導體裝置的制造方法的一個方式的截面圖；圖3A至3C是說明半導體裝置的制造方法的一個方式的平面圖及截面圖；圖4A至4C是說明半導體裝置的一個方式的平面圖；圖5A和5B是說明半導體裝置的一個方式的平面圖及截面圖；圖6A和6B是示出半導體裝置的一個方式的截面圖；圖7A和7B是示出半導體裝置的一個方式的電路圖及截面圖；圖8A至8C是示出電子設備的圖；圖9A至9C是示出電子設備的圖。
具體實施例方式下面，參照附圖詳細地說明本說明書所公開的發明的實施方式。但是，所屬技術領域的普通技術人員可以很容易地理解一個事實，就是本說明書所公開的發明的方式及詳細內容可以被變換為各種各樣的形式而不局限于以下說明。并且，本說明書所公開的發明不應被看作僅限定于以下實施方式的描述內容。另外，在以下說明的本發明的結構中，在不同附圖之間共同使用同一符號表示同一部分或具有同樣功能的部分而省略其重復說明。此夕卜，當表示具有相同功能的部分時有時使用相同的陰影線，而不特別附加附圖標記。另外，本說明書中的“第一”、“第二”等的序數詞是為了避免構成要素的混淆而附記的，而不是用于在數目方面上進行限制。實施方式I在本實施方式中，參照圖1A至圖2E說明半導體裝置及半導體裝置的制造方法的一個方式。在本實施方式中，作為半導體裝置的一個例子示出具有氧化物半導體層的晶體管。圖1A至IC示出晶體管420的結構例。圖1A是晶體管420的平面圖，圖1B是沿著圖1A的Xl-Yl的截面圖，圖1C是沿著圖1A的Vl-Wl的截面圖。注意，在圖1A中，為了簡化起見，省略晶體管420的構成要素的一部分(例如，氧化鋁膜417b等)。圖1A至IC所示的晶體管420包括:設置在襯底400上的柵電極層401 ;設置在柵電極層401上的柵極絕緣層402 ;隔著柵極絕緣層402與柵電極層401重疊的氧化物半導體層403 ;與氧化物半導體層403電連接的源電極層405a及漏電極層405b ;覆蓋源電極層405a及漏電極層405b且與氧化物半導體層403接觸的絕緣層417a ;設置在絕緣層417a上的氧化鋁膜417b。本實施方式所示的晶體管420包括從柵電極層401 —側依次層疊柵極絕緣層402a及柵極絕緣層402b的柵極絕緣層402。但是，本發明的實施方式不局限于此，作為柵極絕緣層，既可以采用單層結構，又可以采用三層以上的疊層結構。
在本實施方式所示的晶體管420中，與氧化物半導體層403接觸的絕緣層417a是通過進行氧摻雜處理具有包含超過化學計量組成的氧的區域且采用單層結構或疊層結構的絕緣層。當作為絕緣層417a采用疊層結構時，優選至少在與氧化物半導體層403接觸的區域中具有包含過剩的氧的區域。另外，作為絕緣層417a優選使用包含氮的絕緣層。氮具有三個鍵，氮的鍵比具有兩個鍵的氧多。由此，當為了在接觸于氧化物半導體層的絕緣層中形成氧過剩區域進行氧摻雜處理時，與作為該絕緣層使用氧化物絕緣層(例如，氧化硅膜)相比，通過使用含有氮的絕緣層(例如，氧氮化硅膜)，可以得到在膜中使被導入的更多的氧俘獲的效果。因此，在接觸于氧化物半導體層的絕緣層中，可以容易形成氧過剩區域，或者可以在膜中包含更多的氧。在本實施方式中，作為絕緣層417a使用具有氧過剩區域的氧氮化硅膜。另外，接觸于絕緣層417a的上表面設置的氧化鋁膜417b是使鋁膜氧化而形成的膜。與通過濺射法形成氧化鋁膜的情況相比，通過使鋁膜氧化而形成氧化鋁膜417b，可以提高生產率。另外，通過與對絕緣層417a的氧摻雜處理相同的工序，可以使鋁膜氧化，所以可以實現工序的簡化。由此，可以降低半導體裝置的制造成本。氧化鋁膜417b的不使氫、水分等雜質和氧的雙方透過膜的遮斷效果(阻擋效果)效果高。因此，通過作為覆蓋晶體管的絕緣層使用氧化鋁膜，可以防止從氧化物半導體層403及接觸于其的絕緣層417a的氧脫離，并且可以防止水及氫混入到氧化物半導體層403。通過將氧化鋁膜的膜密度設定為高密度(膜密度為3.2g/cm3以上，優選為3.6g/cm3以上)，可以對晶體管420賦予穩定的電特性，所以是更優選的。膜密度可以利用盧瑟福背散射分析(RBS:Rutherford Backscattering Spectrometry)或 X 射線反射(XRR:X-RayReflection)測定。`另外，氧化物半導體層403優選幾乎不包含銅、鋁、氯等雜質而被高純度化。在晶體管的制造工序中，優選適當地選擇如下工序:上述雜質沒有可能混入到氧化物半導體層中或附著到氧化物半導體層的表面上。當上述雜質附著到氧化物半導體層的表面上時，優選通過暴露于草酸或稀氫氟酸等或者進行等離子體處理(N2O等離子體處理等)，去除氧化物半導體層的表面上的雜質。具體而言，將氧化物半導體層的銅濃度設定為lX1018atoms/cm3以下，優選設定為I X 1017atoms/cm3以下。另外，將氧化物半導體層的招濃度設定為I X 1018atoms/cm3以下。另外，將氧化物半導體層的氯濃度設定為2 X 1018atoms/cm3以下。另外，在氧化物半導體層403中，優選盡可能地去除水或氫等雜質。例如，在晶體管420中，將氧化物半導體層403所包含的氫濃度設定為2X 1019atoms/cm3以下,優選設定為5 X 1018atoms/cm3以下，更優選設定為2 X 1018atoms/cm3以下。下面，參照圖2A至2E說明圖1A至IC所示的晶體管420的制造方法的一個例子。首先，在具有絕緣表面的襯底400上形成柵電極層401，然后在柵電極層401上依次層疊柵極絕緣層402a及柵極絕緣層402b來形成柵極絕緣層402 (參照圖2A)。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需要至少具有能夠承受后面進行的熱處理的程度的耐熱性。例如可以使用鋇硼硅酸鹽玻璃襯底或鋁硼硅酸鹽玻璃襯底之類的用于電子工業的各種玻璃襯底。另外，作為襯底，優選使用熱膨脹系數為25 ΧΙΟ—7/°C以上且50 ΧΙΟ—7/°C以下(優選為30 X 1(T/°C以上且40 X 1(TV°C以下)且應變點為650°C以上且750°C以下(優選為700°C以上且740V以下)的襯底。當使用第5 代(IOOOmmX 1200mm 或 1300mmX 1500mm)、第 6 代(1500mmX 1800mm)、第 7 代(1870mmX 2200mm)、第 8 代(2200mmX 2500mm)、第 9 代(2400mmX 2800mm)及第 10 代(2880mmX3130mm)等大型玻璃襯底，由于半導體裝置的制造工序中的理熱處理等而發生襯底的收縮，從而有時難以微細加工。所以，當作為襯底使用上述大型玻璃襯底時，優選使用收縮少的玻璃襯底。例如作為襯底，可以使用如下大型玻璃襯底:優選以450°C、更優選以500°C進行I小時的熱處理之后的收縮量是20ppm以下,優選是IOppm以下,更優選是5ppm以下。或者，作為襯底400，可以使用陶瓷襯底、石英襯底、藍寶石襯底等。另外，也可以應用由硅或碳化硅等構成的單晶半導體襯底或多晶半導體襯底、由硅鍺等構成的化合物半導體襯底、SOI襯底等。還可以使用在上述襯底上設置有半導體元件的襯底。另外，作為襯底400也可以使用柔性襯底來制造半導體裝置。在制造具有柔性的半導體裝置時，既可以在柔性襯底上直接形成包括氧化物半導體層403的晶體管420，也可以在其他制造襯底上形成包括氧化物半導體層403的晶體管420并然后將其從制造襯底剝離、轉置到柔性襯底上。另外，為了將其從制造襯底剝離、轉置到柔性襯底上，優選在制造襯底與包括氧化物半導體層的晶體管420之間設置剝離層。也可以在襯底400上設置基底絕緣層。通過等離子體CVD法或濺射法等使用氧化娃、氧氮化娃、氧化招、氧氮化招、氧化鉿、氧化鎵等氧化絕緣膜、氮化娃、氮氧化娃、氮化招、氮氧化鋁等氮化物絕緣膜、或它們的混合材料，可以形成基底絕緣層。也可以對襯底400(或者襯底400及基底絕緣層)進行熱處理。例如，可以使用利用高溫氣體進行熱處理的GRTA(Gas Rapid Thermal Anneal ;氣體快速熱退火)裝置以650°C進行I分鐘至5分鐘的熱處理。另外，作為GRTA中使用的高溫氣體，使用如氬等的稀有氣體或氮那樣的即使進行熱處理也不與被處理物產生反應的惰性氣體。此外，也可以使用電爐以500°C進行30分鐘至I小時的熱處理。作為柵電極層401的材料，可以使用鑰、鈦、鉭、鎢、鋁、銅、鉻、釹、鈧等的金屬材料或以這些材料為主要成分的合金材料形成。另外，作為柵電極層401，也可以使用以摻雜磷等雜質元素的多晶硅膜為代表的半導體膜、鎳硅化物等硅化物膜。柵電極層401既可以采用單層結構又可以采用疊層結構。另外，作為柵電極層401的材料，可以使用氧化銦氧化錫、包含氧化鎢的銦氧化物、包含氧化鶴的銦鋅氧化物、包含氧化鈦的銦氧化物、包含氧化鈦的銦錫氧化物、氧化銦氧化鋅以及添加有氧化硅的銦錫氧化物等導電材料。此外，也可以采用上述導電材料與上述金屬材料的疊層結構。另外，作為柵電極層401可以使用包含氮的金屬氧化物，具體地說，可以使用包含氮的In-Ga-Zn-O膜、包含氮的In-Sn-O膜、包含氮的In-Ga-O膜、包含氮的In-Zn-O膜、包含氮的Sn-O膜、包含氮的In-O膜以及金屬氮化膜(InN、SnN等)。這些膜具有5eV(電子伏特)以上的功函數，優選具有5.5eV(電子伏特)以上的功函數。當將這些膜用作柵電極層時，可以使晶體管的電特性的閾值電壓成為正值，而可以實現所謂的常關閉型(normallyoff)的開關元件。在本實施方式中，使用通過濺射法形成的厚度為IOOnm的鎢膜而形成柵電極層401。另外，也可以在形成柵電極層401之后對襯底400及柵電極層401進行熱處理。例如，可以使用GRTA裝置以650C進行I分鐘至5分鐘的熱處理。此外，也可以使用電爐以500°C進行30分鐘至I小時的熱處理。另外，為了提高柵極絕緣層402的覆蓋性，也可以對柵電極層401表面進行平坦化處理。尤其是，當作為柵極絕緣層402使用較薄的絕緣層時，優選柵電極層401的表面具有良好的平坦性。作為柵極絕緣層402a，可以優選使用通過等離子體CVD法或濺射法等形成的氮化物絕緣層。例如，可以舉出氮化硅膜、氮氧化硅膜等。通過作為柵電極層401及與襯底400接觸的柵極絕緣層402a使用氮化物絕緣層，可以得到防止來自柵電極層401或襯底400的雜質擴散的效果。或者，作為柵極絕緣層402a，可以使用包含選自鋁(Al)、鈦(Ti)、鑰(Mo)、鎢(W)、鉿(Hf)、鉭(Ta)、鑭(La)、鋯(Zr)、鎳(Ni)、鎂(Mg)和鋇(Ba)的金屬元素中的任何一種以上的金屬氧化物絕緣膜(例如，氧化鋁膜、氧氮化鋁膜、氧化鉿膜、氧化鎂膜、氧化鋯膜、氧化鑭膜、氧化鋇膜)或金屬氮化物絕緣膜(氮化鋁膜、氮氧化鋁膜)。另外，作為柵極絕緣層402a,也可以使用氧化鎵膜、In-Zr-Zn類氧化物膜、In-Fe-Zn類氧化物膜、In-Ce-Zn類氧化物月吳等。在本實 施方式中，作為柵極絕緣層402a使用通過等離子體CVD法形成的厚度為30nm的氮化娃膜。將柵極絕緣層402b的厚度設定為IOOnm以上350nm以下，并可以適當地使用濺射法、MBE (Molecular Beam Epitaxy:分子束外延)法、CVD (Chemical Vapor Deposition:化學氣相沉積)法、脈沖激光堆積法、ALD(Atomic Layer Deposition:原子層堆積)法等來形成柵極絕緣層402b。另外，也可以使用在以大致垂直于濺射靶材表面的方式設置有多個襯底表面的狀態下進行成膜的濺射裝置形成柵極絕緣層402b。可以其材料使用氧化硅膜、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，來形成柵極絕緣層402b。此外，通過作為柵極絕緣層402b的材料使用氧化鉿、氧化釔、硅酸鉿(HfSixOy (x >
0,y > O))、添加有氮的硅酸鉿(HfSiOxNy (X > 0，y > 0))、鋁酸鉿(HfAlxOy (x > 0,y > 0))以及氧化鑭等high-k材料，可以降低柵極泄漏電流。在本實施方式中，通過高密度等離子體CVD法形成厚度為200nm的氧氮化硅膜。與濺射法相比，當使用CVD法時可以縮短成膜時間。另外，與通過濺射法形成的情況相比，通過CVD法形成的表面的膜質量的不均勻小并不容易產生微粒的混入。因此，尤其是在使襯底大面積化時，優選使用CVD法形成柵極絕緣層402。另外，柵極絕緣層402b是與氧化物半導體層403接觸的絕緣層，所以優選形成為包含氧的絕緣層，盡可能地不包含水、氫等雜質。但是，與濺射法相比，在使用等離子體CVD法時難以降低膜中的氫濃度。因此，在本實施方式中，對成膜后的柵極絕緣層402進行用來減少氫原子、更優選去除氫原子的熱處理(脫水化處理或脫氫化處理)。將熱處理的溫度設定為250°C以上且650°C以下，優選設定為450°C以上且600°C以下或低于襯底的應變點。例如，將襯底引入到熱處理裝置之一的電爐中，在真空(減壓)氣氛下以650°C對柵極絕緣層402進行I小時的熱處理。注意，熱處理裝置不局限于電爐，也可以使用利用電阻發熱體等的發熱體所產生的熱傳導或熱輻射對被處理物進行加熱的裝置。例如，可以使用GRTA裝置、LRTA(LampRapid Thermal Anneal:燈快速熱退火)裝置等的 RTA (Rapid Thermal Anneal:快速熱退火)裝置。LRTA裝置是利用從燈如鹵素燈、金鹵燈、氙弧燈、碳弧燈、高壓鈉燈或高壓汞燈等發出的光(電磁波)的輻射加熱被處理物的裝置。注意，當作為熱處理裝置使用GRTA裝置時，其熱處理時間很短，所以也可以在加熱到650°C至700°C的高溫的惰性氣體中加熱襯
底 。熱處理在氮、氧、超干燥空氣(水的含量為20ppm以下，優選為Ippm以下，更優選為IOppb以下的空氣) 或稀有氣體(氬、氦等)氣氛下進行即可。但是，上述氮、氧、超干燥空氣或稀有氣體等的氣氛優選不包含水、氫等。另外，優選將引入到熱處理裝置中的氮、氧或稀有氣體的純度設定為6N(99.9999% )以上，優選設定為7N(99.99999% )以上(S卩，將雜質濃度設定為Ippm以下，優選設定為0.1ppm以下)。通過熱處理可以使柵極絕緣層402脫水化或脫氫化，而可以形成去除了引起晶體管的特性變動的氫或水等雜質的柵極絕緣層402。在進行脫水化處理或脫氫化處理的熱處理中，優選使柵極絕緣層402處于露出其表面的狀態，而不使柵極絕緣層402的表面處于妨礙釋放氫或水的狀態(例如設置不使氫及水等透過(阻擋)的膜等)。另外，既可以進行多次的用來脫水化或脫氫化的熱處理，又可以將用來脫水化或脫氫化的熱處理兼作其他熱處理。接著，在柵極絕緣層402上形成氧化物半導體層，將該氧化物半導體層加工為島狀而形成氧化物半導體層403 (參照圖2B)。另外，優選以不使柵極絕緣層402暴露于大氣的方式連續形成柵極絕緣層402和氧化物半導體層。通過以不使柵極絕緣層402暴露于大氣的方式連續形成柵極絕緣層402和氧化物半導體層，可以防止氫及水分等雜質附著到柵極絕緣層402表面上。另外，優選在形成氧化物半導體層之后，對其進行用來減少或去除(脫水化或脫氫化)該氧化物半導體層所包含的過剩的氫(包括水及羥基)的熱處理。將熱處理的溫度設定為300°C以上且700°C以下，或低于襯底的應變點。可以在減壓下或氮氣氛下等進行熱處理。通過上述熱處理，可以減少氧化物半導體層中的氫，更優選可以從氧化物半導體層去除氫，該氫是賦予η型的導電性的雜質。另外，當作為柵極絕緣層402使用包含氧的絕緣層時，通過該熱處理柵極絕緣層402所包含的氧可能會供應到氧化物半導體層。通過從柵極絕緣層402供應在進行對氧化物半導體層的脫水化處理或脫氫化處理同時脫離的氧，可以填補氧化物半導體層的氧缺陷。另外，當作為柵極絕緣層402使用包含氧的絕緣層時，通過在對島狀的氧化物半導體層403進行加工之前進行用來使氧化物半導體層脫水化或脫氫化的熱處理，可以防止因熱處理而釋放柵極絕緣層402所包含的氧，所以是優選的。用來脫水化或脫氫化的熱處理也可以兼作晶體管420的制造工序的其他熱處理。在熱處理中，氮或氦、氖、氬等稀有氣體優選不包含水、氫等。另外，優選將引入到熱處理裝置中的氮或氦、氖、氬等稀有氣體的純度設定為6N(99.9999% )以上，優選設定為7Ν(99.99999% )以上(即，將雜質濃度設定為Ippm以下,優選設定為0.1ppm以下)。另外，可以在通過熱處理對氧化物半導體層進行加熱之后，在維持其加熱溫度的狀態下或在從其加熱溫度降溫的過程中，對相同爐內引入高純度的氧氣體、高純度的一氧化二氮氣體或超干燥空氣(使用CRDS (Cavity Ring Downlaser Spectroscopy:光腔衰蕩光譜法)方式的露點計進行測定時的水分量是20ppm(露點換算為_55°C )以下，優選的是Ippm以下，更優選的是IOppb以下的空氣)。優選不使氧氣體或一氧化二氮氣體包含水、氫等。或者，優選將引入到熱處理裝置中的氧氣體或一氧化二氮氣體的純度設定為6N以上，優選為7N以上(也就是說，將氧氣體或一氧化二氮氣體中的雜質濃度設定為Ippm以下，優選設定為0.1ppm以下)。通過利用氧氣體或一氧化二氮氣體來供給由于脫水化或脫氫化處理中的雜質排出工序而同時被減少的構成氧化物半導體的主要成分材料的氧，可以來使氧化物半導體層高純度化并電性i型(本征)化。氧化物半導體層403既可以是單層結構又可以是層疊結構。另外，既可以是非晶結構又可以是結晶結構。在氧化物半導體層403采用非晶結構時，通過在后面的制造工序中對氧化物半導體層403進行熱處理，也可以得到結晶氧化物半導體層。將使非晶氧化物半導體層晶化的熱處理的溫度設定為250°C以上且700°C以下，優選為400°C以上，更優選為500°C以上，進一步優選為550°C以上。另外，該熱處理也可以兼作制造工序中的其他熱處理。作為氧化物半導體層的成膜方法，可以適當地利用濺射法、MBE法、CVD法、脈沖激光堆積法、ALD法等。另外，也可以使用在以大致垂直于濺射靶材表面的方式設置有多個襯底表面的狀態下進行成膜的濺射裝置形成氧化物半導體層。當形成氧化物半導體層時，優選盡可能地降低氧化物半導體層所包含的氫濃度。為了降低氫濃度，例如，在通過濺射法進行成膜時，作為供應到濺射裝置的成膜室內的氣氛氣體適當地使用:如氫、水、羥基或者氫化物等雜質被去除的高純度的稀有氣體(典型的有氬)、氧、稀有氣體和氧的混合氣體。另外，通過邊去除殘留在成膜室內的水分邊引入去除了氫及水分的濺射氣體來進行成膜，可以降低形成的氧化物半導體層的氫濃度。為了去除殘留在成膜室內的水分，優選使用吸附型真空泵，例如，低溫泵、離子泵、鈦升華泵。此外，也可以使用具備冷阱的渦輪泵。由于在利用低溫泵進行了排氣的成膜室中，對如氫分子、水(H2O)等包含氫原子的化合物(優選還包括包含碳原子的化合物)等進行排出的能力較高，所以可以降低該成膜室中形成的氧化物半導體層所包含的雜質濃度。另外，在通過濺射法形成氧化物半導體層的情況下，用于成膜的金屬氧化物靶材的相對密度(填充率)為90%以上且100%以下，優選為95%以上且99.9%以下。通過使用高相對密度的金屬氧化物靶材，可以使所形成的氧化物半導體層成為致密的膜。另外，通過在將襯底400保持為高溫的狀態下形成氧化物半導體層，對降低有可能包含在氧化物半導體層中的雜質的濃度也有效。作為加熱襯底400的溫度，設定為150°C以上且450°C以下即可，優選將襯底溫度設定為200°C以上且350°C以下。另外，通過在進行成膜時在高溫下加熱襯底，可以形成結晶氧化物半導體層。作為用于氧化物半導體層403的氧化物半導體，優選至少包含銦(In)或鋅(Zn)。尤其是，優選包含In和Zn的雙方。此外，作為用來減小使用該氧化物半導體的晶體管的電特性的不均勻的穩定劑(stabilizer)，優選除了上述元素以外還具有鎵(Ga)。此外，作為穩定劑優選具有錫(Sn)。另外，作為穩定劑優選具有鉿(Hf)。此外，作為穩定劑優選具有鋁(Al)。此外，作為穩定劑優選具有鋯(Zr)。另外，作為其它穩定劑，也可以具有鑭系元素的鑭(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。例如，作為氧化物半導體，可以使用:氧化銦、氧化錫、氧化鋅；二元金屬氧化物的In-Zn類氧化物、Sn-Zn類氧化物、Al-Zn類氧化物、Zn-Mg類氧化物、Sn-Mg類氧化物、In-Mg類氧化物、In-Ga類氧化物；三元金屬氧化物的In-Ga-Zn類氧化物(也稱為IGZ0)、In-Al-Zn類氧化物、In-Sn-Zn類氧化物、Sn-Ga-Zn類氧化物、Al-Ga-Zn類氧化物、Sn-Al-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-Ho-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、In-Lu-Zn類氧化物；以及四元金屬氧化物的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、In-Hf-Al-Zn類氧化物。在此，例如，In-Ga-Zn類氧化物是指作為主要成分具有In、Ga、Zn的氧化物，對In、Ga、Zn的比率沒有限制。此外，也可以包含In、Ga、Zn以外的金屬元素。另外，作為氧化物半導體，也可以使用以InMO3(ZnO)niOii > 0，且m不是整數)表示的材料。注意，M表不選自Ga、Fe、Mn和Co中的一種金屬兀素或多種金屬兀素。另外，作為氧化物半導體，也可以使用以In2SnO5 (ZnO)n(η > O,且η是整數)表示的材料。例如，可以使用其原子數比為In: Ga: Zn = I: I: I ( = 1/3: 1/3: 1/3)、In: Ga: Zn = 2: 2: I ( = 2/5: 2/5: 1/5)或 In: Ga: Zn = 3:1: 2 (=1/2: 1/6: 1/3)的In-Ga-Zn類氧化物或與其相似的組成的氧化物。或者，優選使用其原子數比為 In: Sn: Zn = I: I: I ( = 1/3: 1/3: 1/3)、In: Sn: Zn = 2: I: 3 (=1/3: 1/6: 1/2)或 In: Sn: Zn = 2: 1:5( = 1/4: 1/8: 5/8)的 In-Sn-Zn 類氧化物或與其相似的組成的氧化物。但是，不局限于此，可以根據所需要的半導體特性(遷移率、閾值、不均勻性等)而使用適當的組成的氧化物半導體。另外，優選采用適當的載流子濃度、雜質濃度、缺陷密度、金屬元素和氧之間的原子數比、原子間距離、密度等，以得到所需要的半導體特性。例如，使用In-Sn-Zn類氧化物可以較容易獲得較高的遷移率。但是，當使用In-Ga-Zn類氧化物時也可以通過降低塊內缺陷密度提高遷移率。另外,例如In、Ga、Zn 的原子數比為 In: Ga: Zn = a: b: c (a+b+c = I)的氧化物的組成與原子數比為In: Ga: Zn = A: B: C(A+B+C = I)的氧化物的組成相似是指a、b、c滿足如下算式:(a-A)2+(b-B)2+(c-C)2 ( r2。r例如可以為0.05。其他氧化物也是同樣的。另外，作為形成氧化物半導體層時使用的濺射氣體，優選使用去除了氫、水、羥基或氫化物等雜質的高純度氣體。
另外，氧化物半導體層403 優選是 CAAC-OS (C Axis Aligned Crystalline OxideSemiconductor:c軸取向結晶氧化物半導體)膜。CAAC-OS膜不是完全的單晶，也不是完全的非晶。CAAC-OS膜是在非晶相中具有結晶部及非晶部的結晶-非晶混合相結構的氧化物半導體層。另外，在很多情況下，該結晶部的尺寸為能夠容納在一個邊短于IOOnm的立方體內的尺寸。另外，在利用透射電子顯微鏡(TEM !Transmission Electron Microscope)觀察到的圖像中，包括在 CAAC-0S 膜中的非晶部與結晶部的邊界不明確。此外，利用TEM在CAAC-OS膜中觀察不到晶界(grainboundary)。因此，在CAAC-OS膜中，起因于晶界的電子遷移率的降低得到抑制。包括在CA AC-OS膜中的結晶部的c軸在平行于CAAC-OS膜的被形成面的法線向量或表面的法線向量的方向上一致，在從垂直于ab面的方向看時具有三角形或六角形的原子排列，且在從垂直于c軸的方向看時，金屬原子排列為層狀或者金屬原子和氧原子排列為層狀。另外，不同結晶部的a軸及b軸的方向也可以彼此不同。在本說明書中，在只記載“垂直”時，包括85°以上且95°以下的范圍。另外，在只記載“平行”時，包括-5°以上且5°以下的范圍。另外，在CAAC-OS膜中，結晶部的分布也可以不均勻。例如，在CAAC-OS膜的形成過程中，在從氧化物半導體膜的表面一側進行結晶生長時，有時與被形成面附近相比，在表面附近結晶部所占的比例高。另外，通過對CAAC-OS膜添加雜質，有時在該雜質添加區中使
結晶部非晶化。因為包括在CAAC-OS膜中的結晶部的c軸在平行于CAAC-OS膜的被形成面的法線向量或表面的法線向量的方向上一致，所以有時根據CAAC-OS膜的形狀(被形成面的截面形狀或表面的截面形狀)朝向彼此不同的方向。另外，結晶部的c軸方向是平行于形成CAAC-OS膜時的被形成面的法線向量或表面的法線向量的方向。通過成膜或在成膜之后進行熱處理等的晶化處理形成結晶部。在使用CAAC-OS膜的晶體管中，因可見光或紫外光的照射而產生的電特性變動小。因此，該晶體管的可罪性聞。當作為氧化物半導體層403使用CAAC-OS膜時，作為獲得該CAAC-OS膜的方法，例如可以將成膜溫度設定為200°C以上且450°C以下形成氧化物半導體層，而實現大致垂直于其表面的c軸取向。或者，也可以形成厚度薄的氧化物半導體層之后，進行200°C以上且700°C以下的熱處理，而實現大致垂直于其表面的c軸取向。或者，也可以在形成厚度薄的第一層之后，首先進行200°C以上且700°C以下的熱處理然后形成第二層，而實現大致垂直于其表面的c軸取向。CAAC-OS膜，例如使用多晶的氧化物半導體濺射用靶材，且通過濺射法形成。當離子碰撞到該濺射用靶材時，有時包含在濺射用靶材中的結晶區域從a-b面劈開，即具有平行于a-b面的面的平板狀或顆粒狀的濺射粒子剝離。此時，通過該平板狀的濺射粒子保持結晶狀態到達襯底，可以形成CAAC-OS膜。另外，為了形成CAAC-OS膜，優選應用如下條件。通過減少成膜時的雜質的混入，可以抑制因雜質導致的結晶狀態的損壞。例如，降低存在于成膜室內的雜質(氫、水、二氧化碳及氮等)的濃度即可。另外，降低成膜氣體中的雜質濃度即可。具體而言，使用露點為_80°C以下，優選為-100°C以下的成膜氣體。
另外，通過增高成膜時的襯底加熱溫度，在濺射粒子到達襯底之后發生濺射粒子的遷移。具體而言，在將襯底加熱溫度設定為100°c以上且740°C以下，優選為200°C以上且5000C以下的狀態下進行成膜。通過增高成膜時的襯底加熱溫度，當平板狀的濺射粒子到達襯底時，在襯底上發生遷移，濺射粒子的平坦的面附著到襯底。另外，優選的是，通過提高成膜氣體中的氧比例并對電力進行最優化，減輕成膜時的等離子體損傷。將成膜氣體中的氧比例設定為30vol.%以上，優選為100vol.%。以下，作為濺射用靶材的一個例子示出In-Ga-Zn-O化合物靶材。將InOx粉末、GaOY粉末及ZnOz粉末以規定的摩爾數比混合，進行加壓處理之后，在1000°C以上且1500°C以下的溫度下進行熱處理，由此得到作為多晶的In-Ga-Zn-O化合物靶材。另外，X、Y及Z為任意正數。在此，InOx粉末、GaOY粉末及ZnOz粉末的規定的摩爾數比例如為 2: 2: 1、8: 4: 3、3:1: 1、1:1: 1、4: 2: 3 或 3:1: 2。另夕卜，粉末的種類及其混合的摩爾數比可以根據所制造的濺射用靶材適當地改變。也可以在形成氧化物半導體層之前對其被成膜面進行平坦化處理。對平坦化處理沒有特別的限制，可以使用拋光處理(例如，化學機械拋光法(Chemical MechanicalPolishing:CMP))、干蝕刻處理、等離子體處理。作為等離子體處理，例如可以進行導入氬氣體來產生等離子體的反濺射。反濺射是指使用RF電源在氬氣氣氛下對襯底一側施加電壓來在襯底附近形成等離子體以進行表面改性的方法。另外，也可以使用氮、氦、氧等代替氬。通過進行反濺射，可以去除附著到氧化物半導體層的被成膜面上的粉狀物質(也稱為微粒、塵屑)。作為平坦化處理，既可以進行多次的拋光處理、干蝕刻處理以及等離子體處理，又可以組合上述處理而進行平坦化處理。另外，當組合上述處理而進行平坦化處理時，對工序順序也沒有特別的限制，可以根據氧化物半導體層的被成膜面的凹凸狀態適當地設定。接著，在柵極絕緣層401、柵極絕緣層402及氧化物半導體層403上形成用作源電極層及漏電極層(包括由與它們相同的層形成的布線)的導電膜。作為導電膜，使用能夠承受后面進行的熱處理的材料。作為用于源電極層及漏電極層的導電膜，例如可以使用包括選自Al、Cr、Cu、Ta、T1、Mo、W中的兀素的金屬膜、以上述元素為成分的金屬氮化物膜(氮化鈦膜、氮化鑰膜、氮化鎢膜)等。另外，還可以在Al、Cu等的金屬膜的下側和上側中的一方或雙方上層疊T1、Mo、W等的高熔點金屬膜或它們的金屬氮化物膜(氮化鈦膜、氮化鑰膜、氮化鎢膜)。此外，作為用于源電極層及漏電極層的導電膜，也可以由導電金屬氧化物而形成。作為導電金屬氧化物，也可以使用氧化銦(In2O3)、氧化錫(SnO2)、氧化鋅(ZnO)、氧化銦氧化錫(In2O3-SnO2，簡稱為ΙΤ0)、氧化銦氧化鋅(In2O3-ZnO)或者使這些金屬氧化物材料包含氧化硅的材料。通過光刻工序在導電膜上形成抗蝕劑掩模，并且選擇性地進行蝕刻來形成源電極層405a及漏電極層405b。在形成源電極層405a及漏電極層405b之后去除抗蝕劑掩模(參照圖2C)。作為形成該抗蝕劑掩模時的曝光，優選使用紫外線、KrF激光、ArF激光。在后面形成的晶體管420的溝道長度L取決于在氧化物半導體層403上相鄰的源電極層405a的下端部與漏電極層405b的下端部之間的間隔寬度。另外，在當溝道長度L短于25nm時進行曝光的情況下，優選利用波長極短，即幾nm至幾十nm的超紫外線(Extreme Ultraviolet)進行形成抗蝕劑掩模時的曝光。利用超紫外線的曝光的分辨率高且聚焦深度大。因此，也可以將后面形成的晶體管的溝道長度L設定為IOnm以上且IOOOnm以下，這樣可以實現電路的工作速度的高速化。此外，為了縮減用于光刻工序的光掩模數及工序數，也可以使用通過透過的光成為多種強度的曝光掩模的多級灰度掩模形成的抗蝕劑掩模進行蝕刻工序。由于使用多級灰度掩模形成的抗蝕劑掩模成為具有多種厚度的形狀，且通過進行蝕刻進一步改變形狀，因此可以用于加工為不同圖案的多個蝕刻工序。由此，可以使用一個多級灰度掩模形成至少對應于兩種以上的不同圖案的抗蝕劑掩模。因此，可以縮減曝光掩模數，并還可以縮減對應于其的光刻工序，所以可以實現工序的簡化。在本實施方式中，當對導電膜進行蝕刻時，可以使用含有氯的氣體，例如含有氯(Cl2)、三氯化硼(BCl3)、四氯化硅(SiCl4)、四氯化碳(CCl4)等的氣體。另外，可以使用包含氟的氣體，例如，包含四氟化碳(CF4)、六氟化硫(SF6)、三氟化氮(NF3)或三氟甲烷(CHF3)等的氣體。此外，可以使用對上述氣體添加了氦(He)、氬(Ar)等稀有氣體的氣體等。作為蝕刻法,可以使用平行平板型RIE(Reactive 1n Etching:反應性離子蝕刻)法或ICP(Inductively Coupled Plasma:感應稱合等離子體)蝕刻法。適當地調節蝕刻條件(施加到線圈型電極的電力量、施加到襯底一側的電極的電力量、襯底一側的電極溫度等)，以便可以蝕刻為所希望的加工形狀。在本實施方式中，作為導電膜，使用通過濺射法形成的厚度為IOOnm的鈦膜、厚度為400nm的鋁膜及厚度為IOOnm的鈦膜的疊層。作為導電膜的蝕刻利用干蝕刻法，對鈦膜、鋁膜和鈦膜的疊層進行蝕刻來形成源電極層405a及漏電極層405b。在本實施方式中，在以第一蝕刻條件對鈦膜及鋁膜這兩層進行蝕刻之后，以第二蝕刻條件去除殘留的鈦膜單層。注意，第一蝕刻條件為:利用蝕刻氣體(BCl3: Cl2 =750sccm: 150sccm);偏置功率為1500W ;ICP電源功率為OW ;壓力為2.0Pa。第二蝕刻條件為:利用蝕刻氣體(BCl3: Cl2 = 700sccm: IOOsccm);偏置功率為750W ；ICP電源功率為Off ;壓力為2.0Pa0另外，優選的是，當導電膜的蝕刻工序時，使蝕刻條件最適化以防止氧化物半導體層403被蝕刻而被分斷。但是，很難僅蝕刻導電膜而完全不對氧化物半導體層403進行蝕亥IJ，所以有時當對導電膜進行蝕刻時氧化物半導體層403的一部分也被蝕刻，而成為具有槽部(凹部)的氧化物半導體層。接著，形成覆蓋源電極層405a及漏電極層405b且與氧化物半導體層403接觸的絕緣層427a。作為與氧化物半導體層403接觸的絕緣層427a，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形成。另外，作為絕緣層427a優選使用包含氮的氧化物絕緣層。例如，作為絕緣層427a可以使用氧氮化硅膜或氮氧化硅膜等無機絕緣層。另外，絕緣層427a的厚度優選為50nm以上且IOOnm以下。在本實施方式中，作為絕緣層427a通過等離子體CVD法形成氧氮化硅膜。另外，由于絕緣層427a是與氧化物半導體層403接觸的絕緣層，優選與柵極絕緣層402b同樣盡可能地不包含水、氫等雜質。因此，在本實施方式中，對成膜后的絕緣層427a進行用來去除氫原子的熱處理(脫水化處理或脫氫化處理)。另外，氧化鋁膜具有不使氫或水等透過的阻擋功能，所以優選在形成絕緣層427a之后且形成鋁膜427b之前對絕緣層427a進行用來脫水化或脫氫化的熱處理。將熱處理的溫度設定為250°C以上且650°C以下，優選設定為450°C以上且600°C以下或低于襯底的應變點。用來脫水化或脫氫化的熱處理的詳細內容與對柵極絕緣層402b進行的熱處理相同。接著，在絕緣層427a上形成鋁膜427b (參照圖2D)。優選通過濺射法、蒸鍍法、CVD法等形成鋁膜427b。另外，鋁膜427b的厚度優選為5nm以上且20nm以下。接著，對被進行了脫水化處理或脫氫化處理的絕緣層427a及鋁膜427b進行導入氧454的處理(也稱為氧摻雜處理、氧注入處理)。通過上述處理形成具有氧過剩區域的絕緣層417a及鋁膜427b的氧化物的氧化鋁膜417b (參照圖2E)。氧454至少包含氧自由基、臭氧、氧原子、氧離子(包括分子離子、簇離子)中的任一種。通過對被進行了脫水化處理或脫氫化處理的絕緣層進行氧摻雜處理，可以使氧含有在絕緣層中，也可以填補因上述熱處理而可能會脫離的氧，并且可以形成氧過剩區域。作為對絕緣層427a及鋁膜427b導入氧454的方法，例如可以使用離子注入法、離子摻雜法、等離子體浸沒式離子注入法、等離子體處理等。另外，作為離子注入法，也可以使用氣體簇離子束(GCIB:Gas Cluster 1n Beam)。另外，當氧454的導入時,可以一次對襯底400的整個面進行處理，例如可以使用線狀離子束。當使用線狀離子束時，通過使襯底或離子束相對地移動(掃描)，可以將氧454導入到絕緣層427a及鋁膜427b的整個面。作為供應氧454的氣體，可以使用含有O的氣體，例如可以使用O2氣體、N2O氣體、CO2氣體、CO氣體、NO2氣體等。另外，也可以使供應氧的氣體含有稀有氣體(例如Ar)。另外，例如當通過離子注入法進行引入氧時，將氧454的劑量優選設定為I X 1013ions/cm2以上且5X 1016ions/cm2以下，氧摻雜處理之后的絕緣層417a中的氧的含量優選超過絕緣層417a的化學計量組成。另外，在氧化鋁膜417b中也可能會形成含有超過化學計量組成的氧的區域。另外，氧含量比上述化學計量組成多得多的區域存在于絕緣層417a的一部分中，即可。另外，適當地設定注入條件來控制氧的注入深度，即可。另外，當作為絕緣層417a使用氧氮化物絕緣層(例如，氧氮化硅膜)時，在該氧氮化物絕緣層中，氧是主要成分材料中之一。因此,難以通過SIMS (Secondary 1n MassSpectrometry:二次離子質譜分析法)等的方法準確地估計氧氮化物絕緣層中的氧濃度。就是說，難以判斷是否有意地對氧氮化物絕緣層中添加氧。另外，當在之后的工序中包含于絕緣層417a中的過剩的氧被供應到氧化物半導體層時也是同樣。此外，氧有17O和18O等同位素，并且，一般認為在自然界的17O和18O的存在比率分別占氧原子整體中的0.038%,0.2%左右。也就是說，接觸于氧化物半導體層的絕緣層中或氧化物半導體層中的上述同位素的濃度為通過SIMS等的方法可估計的程度，因此通過測量這些濃度，有時可以更準確地估計接觸于氧化物半導體層的絕緣層中或氧化物半導體層中的氧濃度。由此，也可以通過測量這些濃度判斷是否有意地對接觸于氧化物半導體層的絕緣層中添加氧。另外，也可以在對絕緣層427a及鋁膜427b添加氧454之后進行熱處理。通過上述熱處理，也可以將包含于絕緣層417a中的氧供給到氧化物半導體層403，而填補氧化物半導體層403中的氧缺陷。通過上述工序形成本實施方式的晶體管420。在使用氧化物半導體的晶體管中，通過從絕緣層向氧化物半導體層供應氧，可以降低氧化物半導體層與絕緣層之間的界面能級密度。其結果，可以抑制起因于晶體管的工作等在氧化物半導體層與絕緣層之間的界面載流子被俘獲，從而可以獲得可靠性高的晶體管。再者，有時起因于氧化物半導體層的氧缺陷而產生電荷。一般來說，氧化物半導體層中的氧缺陷的一部分成為供體，而釋放作為載流子的電子。其結果，晶體管的閾值電壓漂移到負方向。因此，通過從絕緣層向氧化物半導體層供應充分的氧，優選的是使氧化物半導體層含有過剩的氧，可以降低閾值電壓向負方向漂移的原因的氧化物半導體層的氧缺陷密度。通過晶體管的制造工序中的熱處理，包含于絕緣層417a中的過剩的氧被供應到接觸于絕緣層417a的氧化物半導體層403中。因此，在晶體管420中，在絕緣層417a與氧化物半導體層403之間的界面或氧化物半導體層403中(塊中)的至少一部分中形成氧過剩區域。另外，也可以進行用來從絕緣層417a向氧化物半導體層403供應氧的熱處理的工序。另外，也可以多次進行對絕緣層的脫水化處理或脫氫化處理及/或氧摻雜處理。另外，接觸于絕緣層417a的上表面設置的氧化鋁膜417b是使鋁膜氧化來形成的膜。與通過濺射法形成氧化鋁膜的情況相比，通過使鋁膜氧化形成氧化鋁膜417b，可以提高生產率。另外，通過與對絕緣層417a的氧摻雜處理相同的工序，可以使鋁膜氧化，所以可以實現工序的簡化。由此，可以降低半導體裝置的制造成本。此外，雖然未圖示，但是也可以在晶體管420上設置用來平坦化的平坦化絕緣層。作為平坦化絕緣層，可以使用具有耐熱性的有機材料如聚酰亞胺樹脂、丙烯酸樹脂、聚酰亞胺酰胺樹脂、苯并環丁烯類樹脂、聚酰胺樹脂、環氧樹脂等。另外，除了上述有機材料之外，還可以使用低介電常數材料(low-k材料)、硅氧烷類樹脂、PSG (磷硅玻璃)、BPSG (硼磷硅玻璃)等。另外，也可以層疊多個由上述材料形成的絕緣層來形成平坦化絕緣層。另外，在形成晶體管420之后，還可以在大氣中進行100°C以上且400°C以下的熱處理。在上述熱處理中，既可以保持一定的加熱溫度地進行加熱，又可以反復多次進行從室溫到100°C以上且400°C以下的加熱溫度的升溫和從加熱溫度到室溫的降溫。此外，也可以在減壓下進行上述熱處理。通過在減壓下進行熱處理，可以縮短加熱時間。通過上述熱處理，可以向氧化物半導體層403供應包含于絕緣層417a的氧，所以可以提高半導體裝置的可靠性。另外，圖3A至3C示出本實施方式的晶體管的另一個結構例子。圖3A是晶體管440的平面圖，圖3B是沿著圖3A的X3-Y3的截面圖，圖3C是沿著圖3A的V3-W3的截面圖。注意，在圖3A中，為了簡化起見，省略晶體管440的構成要素的一部分(例如，氧化鋁膜417b等)。圖3A至3C所示的晶體管440包括:設置在襯底400上的柵電極層401 ;設置在柵電極層401上的柵極絕緣層412 ;隔著柵極絕緣層412與柵電極層401重疊的氧化物半導體層403 ;與氧化物半導體層403電連接的源電極層405a及漏電極層405b ;覆蓋源電極層405a及漏電極層405b且與氧化物半導體層403接觸的絕緣層417a ;設置在絕緣層417a上的氧化鋁膜417b。在晶體管440中，與氧化物半導體層403接觸的柵極絕緣層412是通過進行氧摻雜處理具有包含超過化學計量組成的氧的區域的絕緣層。更具體而言，在形成柵極絕緣層412的疊層結構中，至少與氧化物半導體層403接觸的柵極絕緣層412b為具有包含超過化學計量組成的氧的區域的絕緣層。另外，柵極絕緣層412a也可以不一定具有氧過剩區域。但是，通過對柵極絕緣層412b進行氧摻雜處理，與柵極絕緣層412b同樣，柵極絕緣層412a也可以成為具有氧過剩區域的膜。或者，可以另行進行用來向柵極絕緣層412a的氧摻雜處理的工序。向柵極絕緣層412的氧摻雜處理的詳細內容與上述所示的氧454的導入工序同樣。另外，向柵極絕緣層412的氧摻雜處理優選在進行用來去除柵極絕緣層412中的氫原子的熱處理之后進行。通過在熱處理之后導入氧，可以填補因熱處理而同時可能會從膜中脫離的氧。另外，也可以多次進行對柵極絕緣層412的熱處理及/或氧摻雜處理。包含于柵極絕緣層412中的過剩的氧由于晶體管的制造工序中的熱處理(例如，形成氧化物半導體層時的襯底400的加熱、形成絕緣層時的成膜溫度等)而被供應到接觸于柵極絕緣層412的氧化物半導體層403。因此，在晶體管440中，在柵極絕緣層412與氧化物半導體層403之間的界面或氧化物半導體層403中(塊中)的至少一部分中，形成氧過剩區域。另外，也可以進行用來從柵極絕緣層412向氧化物半導體層403供應氧的熱處理工序。作為晶體管440的其他構成及其制造方法的詳細內容可以參考關于晶體管420的記載。在本實施方式所示的半導體裝置包括:作為以與氧化物半導體層403的上層或下層接觸的方式設置的絕緣層，通過進行氧摻雜處理具有氧過剩區域的絕緣層。另外，該絕緣層是通過脫水化處理或脫氫化處理盡可能地去除水、氫等雜質的膜。通過形成接觸于氧化物半導體層403的減少水及氫的含量且增加了氧的含量的絕緣層，可以邊抑制水及氫混入到氧化物半導體層403中邊向氧化物半導體層403供應氧。因此，在氧化物半導體層403中及/或氧化物半導體層403與絕緣層之間的界面，可以形成氧過剩區域。由此，可以降低閾值電壓向負方向漂移的原因的氧化物半導體層的氧缺陷密度，所以不但可以降低晶體管的閾值電壓的不均勻，而且可以實現常關閉型的晶體管。另外，還可以降低晶體管的亞閾值(S值)。另外，與對氧化物半導體層403直接進行氧摻雜處理的情況相比，由于在本實施方式所示的半導體裝置中對接觸于氧化物半導體層403的絕緣層進行氧摻雜處理，所以可以提高氧化物半導體層403的膜質量及/或結晶性。尤其是，在氧化物半導體層403是CAAC-OS膜的情況下，在對該CAAC-OS膜進行氧摻雜處理時有時使其結晶性降低，所以應用本實施方式所示的半導體裝置的制造方法是有效的。以上，本實施方式所示的結構、方法等可以與其他實施方式所示的結構、方法等適當地組合而使用。實施方式2
通過使用實施方式I所示的晶體管可以制造具有顯示功能的半導體裝置(也稱為顯示裝置)。此外，通過將包括晶體管的驅動電路的一部分或全部與像素部一體地形成在相同的襯底上，可以形成系統整合型面板(system-on-panel)。在圖4A中，以圍繞設置在襯底4001上的像素部4002的方式設置密封劑4005，使用襯底4006進行密封。在圖4A中，在襯底4001上的與由密封劑4005圍繞的區域不同的區域中安裝有使用單晶半導體膜或多晶半導體膜形成在IC芯片或另行準備的襯底上的掃描線驅動電路4004、信號線驅動電路4003。此外，供應到另行形成的信號線驅動電路4003、掃描線驅動電路4004以及像素部4002的各種信號及電位由FPC(Flexible printedcircuit:柔性印刷電路)4018a、4018b供應。在圖4B和4C中，以圍繞設置在襯底4001上的像素部4002和掃描線驅動電路4004的方式設置有密封劑4005。此外，在像素部4002和掃描線驅動電路4004上設置有襯底4006。因此，像素部4002、掃描線驅動電路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和圖4C中，在襯底4001上的與由密封劑4005圍繞的區域不同的區域中安裝有使用單晶半導體膜或多晶半導體膜形成在IC芯片或另行準備的襯底上的信號線驅動電路4003。在圖4B和圖4C中，供應到另行形成的信號線驅動電路4003、掃描線驅動電路4004以及像素部4002的各種信號及電位由FPC4018供應。此外，圖4B和圖4C示出另行形成信號線驅動電路4003并且將該信號線驅動電路4003安裝到襯底4001的例子，但是不局限于該結構。既可以另行形成掃描線驅動電路并進行安裝，又可以僅另行形成信號線驅動電路的一部分或者掃描線驅動電路的一部分并進行安裝。另外，對另行形成的驅動電路的連接方法沒有特別的限制，而可以采用C0G(ChipOn Glass:玻璃上芯片)方法、引線鍵合方法、TCP(Tape Carrier Package:帶載封裝)方法等。圖4A是通過COG方法安裝信號線驅動電路4003、掃描線驅動電路4004的例子，圖4B是通過COG方法安裝信號線驅動電路4003的例子，圖4C是通過TCP方法安裝信號線驅動電路4003的例子。此外，顯示裝置包括顯示元件處于密封狀態的面板和在該面板中安裝有包括控制器的IC等狀態的模塊。注意，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，顯示裝置還包括:安裝有諸如FPC或TCP的連接器的模塊；在TCP的端部設置有印刷線路板的模塊；或者通過COG方法將IC(集成電路)直接安裝到顯示元件的模塊。此外，設置在襯底上的像素部及掃描線驅動電路具有多個晶體管，可以應用實施方式I所示的晶體管。作為設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)、發光元件(也稱為發光顯示元件)。發光元件包括由電流或電壓控制亮度的元件，具體而言，包括無機EL (Electro Luminescence:電致發光)、有機EL等。此外，也可以應用電子墨水等的對比度因電作用而發生變化的顯示媒介。此外，使用圖4A至圖6B對半導體裝置的一個方式進行說明。圖6A相當于沿著圖4B的線M-N的截面圖。如圖4A至4C、圖6A和6B所示那樣，半導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通過各向異性導電層4019電連接到FPC4018所具有的端子。連接端子電極4015由與第一電極層4034相同的導電層形成，并且，端子電極4016由與晶體管4040、4011，4010的源電極層及漏電極層相同的導電層形成。此外，設置在襯底4001上的像素部4002、掃描線驅動電路4004具有多個晶體管，在圖6A中例示出像素部4002所包括的晶體管4040以及掃描線驅動電路4004所包括的晶體管4011。在圖6A中，在晶體管4040、4011上設置有絕緣層4030、4032，在圖6B中還設置有絕緣層4021。作為晶體管4040、4010、4011，可以使用實施方式I所示的晶體管。在本實施方式中示出應用具有與實施方式I所示的晶體管420相同的結構的晶體管的例子。晶體管4040、4010,4011是底柵結構的晶體管。在晶體管4040、4010、4011中，作為與氧化物半導體層接觸的絕緣層的絕緣層4030，使用通過氧摻雜處理形成氧過剩區域的絕緣層，并且作為以與絕緣層4030的上表面接觸的方式設置的絕緣層4032，具有通過上述氧摻雜處理使鋁膜氧化而形成的氧化鋁膜。因此，引起晶體管4040、4010、4011的特性變動的氫或水等雜質不混入到氧化物半導體層中，并且填補氧缺陷的氧被供應到氧化物半導體層中。因此，晶體管4040、4010、4011的電特性變動得到抑制。另外，在晶體管4040、4010、4011中，通過形成鋁膜之后的氧摻雜處理形成氧化鋁膜，所以該晶體管是高生產率地制造的晶體管。因此，作為包括使用本實施方式的氧化物半導體層且具有穩定的電特性的晶體管4040、4010、4011的圖4A至4C、圖6A和6B所示的半導體裝置，可以提供可靠性高的半導體
>j-U ρ α
裝直。 此外，可以在與驅動電路用的晶體管4011的氧化物半導體層的溝道形成區域重疊的位置還設置導電層。通過將導電層設置在與氧化物半導體層的溝道形成區域重疊的位置，可以進一步降低偏壓-熱壓力試驗(BT試驗)前后的晶體管4011的閾值電壓的變化量。此外，導電層的電位可以與晶體管4011的柵電極層的電位相同或不同，并且，還可以用作第二柵電極層。此外，導電層的電位也可以為GND、0V或浮動狀態。此外，該導電層還具有遮蔽外部的電場，即不使外部的電場作用到內部(包括晶體管的電路部)的功能(尤其是，遮蔽靜電的靜電遮蔽功能)。通過利用導電層的遮蔽功能，可以防止由于靜電等外部的電場的影響而使晶體管的電特性變動。設置在像素部4002中的晶體管4040、4010與顯示元件電連接，而構成顯示面板。顯示元件只要能夠進行顯示就沒有特別的限制，而可以使用各種各樣的顯示元件。圖6A示出作為顯示元件使用液晶元件的液晶顯示裝置的例子。在圖6A中，作為顯示元件的液晶元件4013包括第一電極層4034、第二電極層4031以及液晶層4008。另外，以夾持液晶層4008的方式設置有用作取向膜的絕緣層4038、4033。第二電極層4031設置在襯底4006 —側,第一電極層4034和第二電極層4031隔著液晶層4008而層疊。此外，間隔物4035是通過對絕緣層進行選擇性地蝕刻而獲得的柱狀間隔物，并且它是為了控制液晶層4008的厚度(單元間隙(cell gap))而設置的。另外，也可以使用球狀間隔物。當作為顯示元件使用液晶元件時，可以使用熱致液晶、低分子液晶、高分子液晶、高分子分散型液晶、鐵電液晶、反鐵電液晶等。上述液晶材料(液晶組成物)根據條件而呈現膽留相、近晶相、立方相、手征向列相、各向同性相等。另外，也可以作為液晶層4008使用不使用取向膜的呈現藍相的液晶組成物。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，是指當使膽留相液晶的溫度上升時即將從膽留相轉變到均質相之前出現的相。使用混合了液晶及手性試劑的液晶組成物可以呈現藍相。此外，為了擴大呈現藍相的溫度范圍，對呈現藍相的液晶組成物添加聚合性單體及聚合引發劑等，可以進行高分子穩定化的處理來形成液晶層。由于呈現藍相的液晶組成物的響應時間短，并且其具有光學各向同性，所以不需要取向處理，且視角依賴性小。另外，由于不需要設置取向膜而不需要摩擦處理，因此可以防止由于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、破損。因此，可以提高液晶顯示裝置的生產率。在使用氧化物半導體層的晶體管中，晶體管的電特性因靜電的影響而有可能顯著地變動而超出設計范圍。因此，將呈現藍相的液晶組成物用于具有使用氧化物半導體層的晶體管的液晶顯示裝置是更有效的。此外，液晶材料的固有電阻為I XlO9 Ω.cm以上，優選為I XlO11 Ω.cm以上，更優選為1Χ1012Ω.cm以上。另外，本說明書中的固有電阻值為在20°C下測量的值。考慮到配置在像素部中的晶體管的泄漏電流等而以能夠在所定的期間中保持電荷的方式設定設置在液晶顯示裝置中的存儲電容器的大小。根據晶體管的截止電流等設定存儲電容器的大小即可。通過使用具有本說明書所公開的氧化物半導體層的晶體管，設置具有各像素中的液晶電容的1/3以下，優選為1/5以下的電容的存儲電容器，就足夠了。使用本說明書所公開的氧化物半導體層的晶體管可以控制截止狀態下的電流值(截止電流值)。因此，可以延長圖像信號等電信號的保持時間，在電源的導通狀態下也可以延長寫入間隔。因此，可以降低刷新工作的頻度，所以可以發揮抑制耗電量的效果。此外，使用本說明書所公開的氧化物半導體層的晶體管可以得到較高的場效應遷移率，所以能夠進行高速驅動。例如，通過將這種能夠進行高速驅動的晶體管用于液晶顯示裝置，可以在同一襯底上形成像素部的開關晶體管及用于驅動電路部的驅動晶體管。也就是說，因為作為驅動電路不需要另行使用由硅片等形成的半導體裝置，所以可以縮減半導體裝置的部件數。另外，在像素部中也通過使用能夠進行高速驅動的晶體管，可以提供高質量的圖像。液晶顯示裝置可以采用TN(Twisted Nematic:扭曲向列)模式、IPS(In-Plane-Switching:平面內轉換)模式、FFS(Fringe Field Switching:邊緣電場轉換)模式、ASM(Axially Symmetric aligned Micro-cell:軸對稱排列微單兀)模式、OCB(Optical Compensated Birefringence:光學補償彎曲)模式、FLC(FerroelectricLiquid Crystal:鐵電性液晶)模式、AFLC(Anti Ferroelectric Liquid Crystal:反鐵電性液晶)模式等。此外，也可以使用常黑型液晶顯示裝置，例如采用垂直配向(VA)模式的透過型液晶顯示裝置。作為垂直配向模式，可以舉出幾個例子，例如可以使用MVA(Mult1-DomainVertical Alignment:多象限垂直取向)模式、PVA(Patterned Vertical Alignment:垂直取向構型)模式、ASV(Advanced Super View:高級超視覺)模式等。另外，也可以用于VA型液晶顯示裝置。VA型液晶顯示裝置是一種控制液晶顯示面板的液晶分子的排列的方式。VA型液晶顯示裝置是在不被施加電壓時液晶分子朝向垂直于面板的方向的方式。此外，也可以使用將像素(Pixel)分成幾個區域(子像素)且使分子分別倒向不同方向的被稱為多疇化或多疇設計的方法。此外，在顯示裝置中，適當地設置黑矩陣(遮光層)、偏振構件、相位差構件、抗反射構件等的光學構件(光學襯底)等。例如，也可以使用利用偏振襯底以及相位差襯底的圓偏振。此外，作為光源，也可以使用背光燈、側光燈等。此外，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。此夕卜，作為當進行彩色顯示時在像素中控制的顏色因素，不局限于RGB(R表示紅色，G表示綠色，B表示藍色)這三種顏色。例如，也可以采用RGBW(W表示白色)或對RGB追加黃色(yellow)、青色(cyan)、品紅色(magenta)等中的一種顏色以上的顏色。另外，也可以按每個顏色因素的點使其顯示區域的大小不同。但是，所公開的發明不局限于彩色顯示的顯示裝置，而也可以應用于單色顯示的顯示裝置。此外，作為顯示裝置所包括的顯示元件，可以應用利用電致發光的發光元件。利用電致發光的發光元件根據發光材料是有機化合物還是無機化合物被區分，一般地，前者被稱為有機EL元件，而后者被稱為無機EL元件。在有機EL元件中，通過對發光元件施加電壓，電子及空穴分別從一對電極注入到包括具有發光性的有機化合物的層，以使電流流過。并且，通過這些載流子(電子及空穴)重新結合，具有發光性的有機化合物形成激發態，當從該激發態回到基態時發光。由于這種機理，這種發光元件被稱為電流激發型發光元件。在本實施方式中，示出作為發光元件使用有機EL元件的例子。無機EL元件根據其元件結構而分類為分散型無機EL元件和薄膜型無機EL元件。分散型無機EL元件具有發光材料的粒子分散在粘合劑中的發光層，其發光機理是利用供體能級和受體能級的供體-受體重新結合型發光。薄膜型無機EL元件具有一種結構，該結構是發光層夾在介電層之間且該隔著發光層的介電層由電極夾住，其發光機理是利用金屬離子的內殼層電子躍遷的定域型發光(localized type light emission)。在此,作為發光元件使用有機EL元件進行說明。為了取出發光，使發光元件的一對電極中的至少一個具有透光性即可。并且，在襯底上形成晶體管及發光兀件，作為發光兀件，有:從與襯底相反一側的表面取出發光的頂部發射結構的發光元件；從襯底一側的表面取出發光的底部發射結構的發光元件；以及從襯底一側及與襯底相反一側的表面取出發光的雙面發射結構的發光元件，可以應用上述任一種發射結構的發光元件。圖5A和5B及圖6B示出作為顯示元件使用發光元件的發光裝置的例子。圖5A是發光裝置的截面圖，圖5A中的以點劃線Sl-Tl、S2-T2及S3-T3切斷的截面相當于圖5B。另外，在圖5A的平面圖中，省略場致發光層542及第二電極層543而未圖
/Jn ο圖5A和5B所示的發光裝置在襯底500上具有晶體管510、電容元件520、布線層交叉部530，晶體管510與發光元件540電連接。另外，圖5A和5B示出經過襯底500從發光元件540取光的下面發射型結構的發光裝置。作為晶體管510，可以使用實施方式I所示的晶體管。在本實施方式中示出應用具有與實施方式I所示的晶體管420相同的結構的晶體管的例子。晶體管510是底柵結構的晶體管。晶體管510包括柵電極層511a、511b、柵極絕緣層502、氧化物半導體層512、用作源電極層或漏電極層的導電層513a、513b。在晶體管510中，作為與氧化物半導體層512接觸的絕緣層的絕緣層524，使用通過氧摻雜處理形成氧過剩區域的絕緣層，并且，作為以與絕緣層524的上表面接觸的方式設置的絕緣層525，具有通過上述氧摻雜處理使鋁膜氧化而形成的氧化鋁膜。因此，引起晶體管510的特性變動的氫或水等雜質不混入到氧化物半導體層512中，并且填補氧缺陷的氧被供應到氧化物半導體層512中。因此，晶體管510的電特性變動得到抑制。另外，在晶體管510中，通過形成鋁膜之后的氧摻雜處理形成氧化鋁膜，所以該晶體管是高生產率地制造的晶體管。因此，作為圖5A和5B所示的半導體裝置，該半導體裝置使用本實施方式的氧化物半導體層512且包括具有穩定的電特性的晶體管510，可以提供可靠性高的半導體裝置。另夕卜，可以高成品率地制造可靠性高的半導體裝置，由此可以實現高生產化。電容元件520包括導電層521a、521b、柵極絕緣層502、氧化物半導體層522以及導電層523，并且由導電層521a、521b以及導電層523夾著柵極絕緣層502及氧化物半導體層522來形成電容器。布線層交叉部530是柵電極層511a、511b和導電層533的交叉部，并且柵電極層511a、511b和導電層533隔著柵極絕緣層502交叉。在本實施方式中，作為柵電極層511a及導電層521a使用30nm厚的鈦膜，作為柵電極層511b及導電層521b使用200nm厚的銅薄膜。因此，柵電極層具有鈦膜和銅薄膜的
疊層結構。作為氧化物半導體層512、522使用25nm厚的IGZO膜。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，并且在層間絕緣層504上的與發光元件540重疊的區域設置有彩色濾光層505。在層間絕緣層504及彩色濾光層505上設置有用作平坦化絕緣層的絕緣層506。在絕緣層506上設置有包含依次層疊第一電極層541、場致發光層542、第二電極層543的疊層結構的發光元件540。通過在到達導電層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與導電層513a接觸,發光兀件540與晶體管510電連接。此外，以覆蓋第一電極層541的一部分及該開口的方式設置有隔壁507。作為絕緣層506可以使用1500nm厚的感光性丙烯酸膜，作為隔壁507可以使用1500nm厚的感光性聚酰亞胺膜。作為彩色濾光層505，例如可以使用彩色的透光樹脂。作為彩色透光樹脂，可以使用感光性有機樹脂、非感光性有機樹脂。當使用感光性有機樹脂層時，可以減少抗蝕劑掩模數量而簡化工序，所以是優選的。彩色是指如黑色、灰色和白色等無彩色以外的顏色。彩色濾光層由只使彩色的光透過的材料形成。至于彩色，可以使用紅色、綠色、藍色等。另外，還可以使用青色(cyan)、品紅色(magenta)、黃色(yellow)等。只使彩色的光透過意味著:透過彩色濾光層的光在其彩色的光的波長中具有峰值。彩色濾光層可以根據考慮所包含的著色材料的濃度與光的透過率的關系適當地控制最適合的膜厚度即可。例如，將彩色濾光層505的厚度設定為1500nm以上且2000nm以下，即可。在圖6B所示的發光裝置中，顯示元件的發光元件4513與設置在像素部4002中的晶體管4010電連接。另外，發光兀件4513的結構是第一電極層4034、場致發光層4511、第二電極層4031的疊層結構,但是,不局限于所不的結構。根據從發光兀件4513取出的光的方向等，可以適當地改變發光元件4513的結構。隔壁4510、507使用有機絕緣材料或無機絕緣材料形成。尤其是，優選使用感光樹脂材料，在第一電極層4034、541上形成開口部，并且將該開口部的側壁形成為具有連續曲率的傾斜面。場致發光層4511、542可以使用一個層構成，也可以使用多個層的疊層構成。為了防止氧、氫、水分、二氧化碳等侵入到發光元件4513、540中，也可以在第二電極層4031、543及隔壁4510、507上形成保護膜。作為保護膜，可以形成氮化硅膜、氮氧化硅膜、DLC膜等。另外，為了不使氧、氫、水分、二氧化碳等侵入到發光元件4513、540，也可以通過蒸鍍法形成覆蓋發光元件4513、540的包含有機化合物的層。此外，在由襯底4001、4006以及密封劑4005密封的空間中設置有填充材料4514并被密封。如此，為了不暴露于外部氣體，優選使用氣密性高且脫氣少的保護薄膜(粘合薄膜、紫外線固化樹脂薄膜等)、覆蓋材料封裝(封入)。作為填充材料4514，除了氮或氬等惰性氣體以外，也可以使用紫外線固化樹脂、熱固化樹脂，例如可以使用PVC(聚氯乙烯)、丙烯酸樹脂、聚酰亞胺樹脂、環氧樹脂、硅酮樹脂、PVB (聚乙烯醇縮丁醛)或EVA(乙烯-醋酸乙烯酯)。例如，作為填充材料可以使用氮。另外，如果需要，也可以在發光元件的射出表面上適當地設置諸如偏振片或者圓偏振片(包括橢圓偏振片)、相位差板(λ/4板，λ/2板)、彩色濾光片等的光學薄膜。此夕卜，也可以在偏振片或圓偏振片上設置防反射膜。例如，可以進行抗眩光處理，該處理是利用表面的凹凸來擴散反射光而可以降低眩光的處理。此外，作為顯示裝置，也可以提供驅動電子墨水的電子紙。電子紙也稱為電泳顯示裝置(電泳顯示器)，并具有如下優點:與紙同樣的易讀性；其耗電量比其他顯示裝置的耗電量低；形狀薄且輕。作為電泳顯示裝置，可以想到各種各樣的形式，但是它是包括具有正電荷的第一粒子和具有負電荷的第二粒子的多個微膠囊分散在溶劑或溶質中，并且，通過對微膠囊施加電場，使微膠囊中的粒子向相互相反的方向移動，以只顯示集合在一側的粒子的顏色的裝置。另外，第一粒子或第二粒子包括染料，當沒有電場時不移動。此外，第一粒子的顏色和第二粒子的顏色不同(包括無色)。分散有上述微囊的溶劑被稱為電子墨水，并且該電子墨水可以印刷到玻璃、塑料、布、紙等的表面上。另外，還可以通過使用彩色濾光片、具有色素的粒子來進行彩色顯示。此外，作為電子紙，也可以應用使用旋轉球(twisting ball)顯示方式的顯示裝置。旋轉球顯示方式是如下方法，即將分別涂為白色和黑色的球形粒子配置在作為用于顯不兀件的電極層的第一電極層與第二電極層之間，使第一電極層與第二電極層之間產生電位差來控制球形粒子的方向，以進行顯示。
另外，在圖4A至圖6B中，作為襯底4001、500、4006，除了玻璃襯底以外，也可
以使用柔性的襯底。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FRP(Fiberglass-Reinforced Plastics:玻璃纖維強化塑料)板、PVF(聚氟乙烯)薄膜、聚酯薄膜或丙烯酸樹脂薄膜。此外，若不需要透光性，也可以使用鋁或不銹鋼等的金屬襯底(金屬薄膜)。例如，也可以使用具有由PVF薄膜或聚酯薄膜夾住鋁箔的結構的薄片。在本實施方式中，作為柵極絕緣層4020a使用氮化硅膜。另外，作為與氧化物半導體層接觸的柵極絕緣層4020b及絕緣層4030，使用通過等離子體CVD法形成的氧氮化硅膜，對該膜進行用來脫水化或脫氫化的熱處理及氧摻雜處理。另外，在絕緣層4030上具有絕緣層4032。在本實施方式中，作為絕緣層4032使用通過氧摻雜處理使鋁膜氧化的氧化鋁膜。氧化鋁膜具有的不使氫、水分等雜質和氧的雙方透過膜的遮斷效果(阻擋效果)聞。因此，氧化鋁膜用作保護膜，即防止在制造工序中及制造之后導致晶體管的電特性的變動原因的氫、水分等雜質混入到進行了用來脫水化或脫氫化的熱處理及氧摻雜處理的氧氮化膜，并防止從氧化物半導體層釋放氧。另外，作為用作平坦化絕緣層的絕緣層4021、506，可以使用丙烯酸樹脂、聚酰亞胺樹脂、苯并環丁烯類樹脂、聚酰胺樹脂、環氧樹脂等具有耐熱性的有機材料。此外，除了上述有機材料以外，還可以使用低介電常數材料(low-k材料)、硅氧烷類樹脂、PSG(磷硅玻璃)、BPSG(硼磷硅玻璃)等。另外，也可以通過層疊多個由上述材料形成的絕緣層形成絕緣層。對絕緣層4021、506的形成方法沒有特別的限制，可以根據其材料利用濺射法、旋涂法、浸潰法、噴涂法、液滴噴射法(噴墨法等)、印刷法(絲網印刷、膠版印刷等)等方法以及刮刀、輥涂機、幕式涂布機、刮刀式涂布機等工具(設備)來形成。顯示裝置通過使來自光源或顯示元件的光透過來進行顯示。因此，設置在光透過的像素部中的襯底、絕緣層、導電層等薄膜全都對可見光的波長區域的光具有透光性。關于對顯示元件施加電壓的第一電極層及第二電極層(也稱為像素電極層、公共電極層、對置電極層等)，可以根據取出光的方向、設置電極層的位置以及電極層的圖案結構選擇透光性、反射性。作為第一電極層4034、541、第二電極層4031、543，可以使用含有氧化鎢的銦氧化物、含有氧化鎢的銦鋅氧化物、含有氧化鈦的銦氧化物、含有氧化鈦的銦錫氧化物、銦錫氧化物、銦鋅氧化物、添加有氧化硅的銦錫氧化物、石墨烯等具有透光性的導電材料。此外，第一電極層4034、541、第二電極層4031、543可以使用鶴(W)、鑰(Mo)、錯(Zr)、鉿(Hf)、釩(V)、鈮(Nb)、鉭(Ta)、鉻(Cr)、鈷(Co)、鎳(Ni)、鈦(Ti)、鉬(Pt)、鋁(Al)、銅(Cu)、銀(Ag)等金屬、其合金或者其金屬氮化物中的一種或多種來形成。在本實施方式中，圖5A和5B所示的發光裝置是底部發射型，所以第一電極層541具有透光性，第二電極層543具有反射性。因此，當作為第一電極層541使用金屬膜時，可以形成得薄以使其具有透光性的程度。當作為第二電極層543使用具有透過性的導電層時，可以層疊具有反射性的導電層。此外,第一電極層4034、541、第二電極層4031、543可以使用包括導電高分子(也稱為導電聚合體)的導電組成物來形成。作為導電高分子，可以使用所謂的η電子共軛類導電高分子。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由苯胺、吡咯和噻吩中的兩種以上構成的共聚物或其衍生物等。此外，由于晶體管容易受到靜電等的破壞，所以優選設置驅動電路保護用的保護電路。保護電路優選使用非線性元件構成。如上所述，通過應用實施方式I所示的晶體管，可以提供具有各種各樣的功能的半導體裝置。本實施方式所示的結構、方法等可以與其他實施方式所示的結構、方法等適當地組合而實施。實施方式3通過使用實施方式I所示的晶體管，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體裝置。圖7A示出具有圖像傳感器功能的半導體裝置的一個例子。圖7A是光電傳感器的等效電路，而圖7B是示出光電傳感器的一部分的截面圖。光電二極管602的一個電極電連接到光電二極管復位信號線658,而光電二極管602的另一個電極電連接到晶體管640的柵極。晶體管640的源極和漏極中的一個電連接到光電傳感器基準信號線672，而晶體管640的源極和漏極中的另一個電連接到晶體管656的源極和漏極中的一個。晶體管656的柵極電連接到柵極信號線659，晶體管656的源極和漏極中的另一個電連接到光電傳感器輸出信號線671。注意，在本說明書的電路圖中，為了使使用氧化物半導體層的晶體管一目了然，將使用氧化物半導體層的晶體管的符號表示為“OS”。在圖7A中，晶體管640、656可以應用實施方式I所示的晶體管，且是使用氧化物半導體層的晶體管。在本實施方式中示出應用具有與實施方式I所示的晶體管420相同的結構的晶體管的例子。晶體管640是底柵結構的晶體管。圖7B是示出光電傳感器中的光電二極管602和晶體管640的截面圖，其中在具有絕緣表面的襯底601 (元件襯底)上設置有用作傳感器的光電二極管602和晶體管640。通過使用粘合層608，在光電二極管602和晶體管640上設置有襯底613。在晶體管640上設置有絕緣層631、絕緣層632、層間絕緣層633以及層間絕緣層634。光電二極管602具有:形成在層間絕緣層633上的電極層641b ;在電極層641b上依次層疊的第一半導體膜606a、第二半導體膜606b、第三半導體膜606c ;設置在層間絕緣層634上的隔著第一半導體膜至第三半導體膜且與電極層641b電連接的電極層642 ;設置在與電極層641b同樣的層中的與電極層642電連接的電極層641a。電極層641b與形成在層間絕緣層634中的導電層643電連接，并且電極層642通過電極層641a與導電層645電連接。導電層645與晶體管640的柵電極層電連接,并且光電二極管602與晶體管640電連接。在此，例示出一種pin型光電二極管，其中層疊用作第一半導體膜606a的具有p型導電型的半導體膜、用作第二半導體膜606b的高電阻的半導體膜α型半導體膜)、用作第三半導體膜606c的具有η型導電型的半導體膜。第一半導體膜606a是p型半導體膜，而可以由包含賦予P型的雜質元素的非晶硅膜形成。使用包含屬于周期表中的第13族的雜質元素(例如，硼(B))的半導體材料氣體通過等離子體CVD法來形成第一半導體膜606a。作為半導體材料氣體，可以使用硅烷(SiH4)。另外，可以使用Si2H6、SiH2Cl2、SiHCl3、SiCl4、SiF4等。另外，也可以使用如下方法:在形成不包含雜質元素的非晶硅膜之后，使用擴散法或離子注入法將雜質元素導入到該非晶硅膜。優選在使用離子注入法等導入雜質元素之后進行加熱等來使雜質元素擴散。在此情況下，作為形成非晶硅膜的方法，可以使用LPCVD法、氣相生長法或濺射法等。優選將第一半導體膜606a的厚度設定為IOnm以上且50nm以下。第二半導體膜606b是i型半導體膜(本征半導體膜)，而由非晶硅膜形成。為了形成第二半導體膜606b，通過等離子體CVD法使用半導體材料氣體來形成非晶硅膜。作為半導體材料氣體，可以使用硅烷(SiH4)。或者，也可以使用Si2H6、SiH2Cl2、SiHCl3、SiCl4或SiF4等。也可以通過LPCVD法、氣相生長法、濺射法等形成第二半導體膜606b。優選將第二半導體膜606b的厚度設定為200nm以上且IOOOnm以下。第三半導體膜606c是η型半導體膜，而由包含賦予η型的雜質元素的非晶硅膜形成。使用包含屬于周期表中的第15族的雜質元素(例如，磷(P))的半導體材料氣體通過等離子體CVD法形成第三半導體膜606c。作為半導體材料氣體，可以使用硅烷(SiH4)。或者，也可以使用Si2H6、SiH2Cl2, SiHCl3、SiCl4或SiF4等。另外，也可以使用如下方法:在形成不包含雜質元素的非晶硅膜之后，使用擴散法或離子注入法將雜質元素導入到該非晶硅膜。優選在使用離子注入法等導入雜質元素之后進行加熱等來使雜質元素擴散。在此情況下，作為形成非晶硅膜的方法，可以使用LPCVD法、氣相生長法或濺射法等。優選將第三半導體膜606c的厚度設定為20nm以上且200nm以下。此外,第一半導體膜606a、第二半導體膜606b以及第三半導體膜606c也可以不使用非晶半導體形成，而使用多晶半導體或微晶半導體(Semi Amorphous Semiconductor:SAS)形成。此外，由于光電效應生成的空穴的遷移率低于電子的遷移率，因此當P型半導體膜側的表面用作光接收面時，Pin型光電二極管具有較好的特性。在此示出將光電二極管602從形成有pin型光電二極管的襯底601的面接收的光轉換為電信號的例子。此外，來自其導電型與用作光接收面的半導體膜一側相反的半導體膜一側的光是干擾光，因此，電極層優選使用具有遮光性的導電層。另外，也可以將η型半導體膜一側的表面用作光接收面。通過使用絕緣材料且根據其材料使用濺射法、等離子體CVD法、旋涂法、浸潰法、噴涂法、液滴噴射法(噴墨法等)、印刷法(絲網印刷、膠版印刷)等，來可以形成絕緣層631、632、層間絕緣層 633、634。作為絕緣層631，可以使用無機絕緣材料，例如氧氮化硅層或者氮氧化硅層等的單
層或疊層。在本實施方式中，作為絕緣層631使用通過等離子CVD法形成的氧氮化硅膜，進行用來脫水化或脫氫化的熱處理。再者，在進行了用來脫水化或脫氫化的熱處理的氧氮化硅膜上形成鋁膜，對氧氮化硅膜及鋁膜進行氧摻雜處理。通過上述氧摻雜處理，形成具有氧過剩區域的氧化硅膜、使鋁膜氧化的氧化鋁膜。在本實施方式中，在絕緣層631上設置絕緣層632，作為該絕緣層632使用氧化鋁膜。氧化鋁膜的不使氫、水分等雜質和氧的雙方透過膜的遮斷效果(阻擋效果)高。因此，氧化鋁膜用作保護膜，即防止在制造工序中及制造之后導致晶體管的電特性變動的原因的氫、水分等雜質混入到進行了用來脫水化或脫氫化的熱處理及氧摻雜處理的氧氮化硅膜，并防止從氧化物半導體層釋放氧。作為層間絕緣層633、634，優選采用用作減少表面凹凸的平坦化絕緣層的絕緣層。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。晶體管640包括:作為接觸于氧化物半導體層的絕緣層631具有通過氧摻雜處理形成的氧過剩區域的絕緣層。由此，填補晶體管640的氧缺陷的氧被供應到氧化物半導體層。因此，晶體管640的電特性變動得到抑制。因此，作為包括使用本實施方式的氧化物半導體層且具有穩定的電特性的晶體管640的半導體裝置，可以提供可靠性高的半導體裝置。此外，也可以以高成品率制造可靠性高的半導體裝置，而可以實現高生產率。本實施方式所示的結構、方法等可以與其他實施方式所示的結構、方法等適當地組合而實施。實施方式4本說明書所公開的半導體裝置可以應用于各種電子設備(也包括游戲機)。作為電子設備，可以舉出電視裝置(也稱為電視或電視接收機)、用于計算機等的監視器、數碼相機、數碼攝像機、數碼相框、移動電話機、便攜式游戲機、便攜式信息終端、聲音再現裝置、游戲機(彈珠機(pachinko machine)或投幣機(slot machine)等)、框體游戲機。圖8A至圖9C示出上述電子設備的具體例子。圖8A示出具有顯示部的桌子9000。在桌子9000中，框體9001組裝有顯示部9003，并且利用顯示部9003可以顯示映像。另外，示出利用四個腿部9002支撐框體9001的結構。另外，框體9001具有用于供應電力的電源供應線9005。可以將上述實施方式中任一個所示的半導體裝置用于顯示部9003，并且該半導體裝置可以賦予電子設備高可靠性。顯示部9003具有觸屏輸入功能，而通過用手指等按觸顯示于桌子9000的顯示部9003中的顯示按鈕9004來可以進行屏面操作或信息輸入，并且顯示部9003也可以用作如下控制裝置，即通過使其具有能夠與其他家電產品進行通信的功能或能夠控制其他家電產品的功能，而通過屏面操作控制其他家電產品。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體裝置，可以使顯示部9003具有觸屏輸入功能。另外，利用設置于框體9001的鉸鏈也可以將顯示部9003的屏面以垂直于地板的方式立起來，從而也可以將桌子用作電視裝置。雖然當在小房間里設置大屏面的電視裝置時自由使用的空間變小，但是若在桌子內安裝有顯示部則可以有效地利用房間的空間。圖8B示出電視裝置9100的一個例子。在電視裝置9100中，框體9101組裝有顯示部9103，并且利用顯示部9103可以顯示映像。此外，在此示出利用支架9105支撐框體9101的結構。通過利用框體9101所具備的操作開關、另外提供的遙控操作機9110，可以進行電視裝置9100的操作。通過利用遙控操作機9110所具備的操作鍵9109，可以進行頻道及音量的操作，并可以對在顯示部9103上顯示的映像進行操作。此外，也可以采用在遙控操作機9110中設置顯示從該遙控操作機9110輸出的信息的顯示部9107的結構。
圖SB所示的電視裝置9100具備接收機及調制解調器等。電視裝置9100可以利用接收機接收一般的電視廣播。再者，電視裝置9100通過調制解調器連接到有線或無線方式的通信網絡，也可以進行單向(從發送者到接收者)或雙向(在發送者和接收者之問或在接收者之間等)的信息通信。可以將上述實施方式中任一個所示的半導體裝置用于顯示部9103、9107，并且該半導體裝置能夠賦予電視裝置及遙控操作機高可靠性。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 9205、指向裝置9206等。可以將上述實施方式中任一個所示的半導體裝置用于顯示部9203，并且該半導體裝置能夠給計算機賦予高可靠性。圖9A和9B是能夠折疊的平板終端。圖9A是打開的狀態，并且平板終端包括框體9630、顯示部9631a、顯示部9631b、顯示模式切換開關9034、電源開關9035、省電模式切換開關9036、卡子9033以及操作開關9038。可以將上述實施方式中任一個所示的半導體裝置用于顯示部9631a、9631b，并且該半導體裝置能夠實現可靠性高的平板終端。在顯示部9631a中，可以將其一部分用作觸摸屏的區域9632a，并且可以通過按觸所顯示的操作鍵9638來輸入數據。此外，作為一個例子，顯示部9631a的一半只具有顯示的功能，并且另一半具有觸摸屏的功能，但是不局限于該結構。也可以采用顯示部9631a的整個區域具有觸摸屏的功能的結構。例如，可以使顯示部9631a的整個面顯示鍵盤按鈕來將其用作觸摸屏，并且將顯示部9631b用作顯示畫面。此外，顯示部9631b與顯示部9631a同樣，可以將其一部分用作觸摸屏的區域9632b。此外，通過使用手指或觸屏筆等按觸觸摸屏的顯示鍵盤顯示切換按鈕9639的位置，可以在顯示部9631b顯示鍵盤按鈕。此外，也可以對觸摸屏的區域9632a和觸摸屏的區域9632b同時進行按觸輸入。另外，顯示模式切換開關9034能夠進行豎屏顯示和橫屏顯示等顯示的方向的切換以及黑白顯示或彩色顯示等的切換等。根據內置于平板終端中的光傳感器所檢測的使用時的外光的光量，省電模式切換開關9036可以將顯示的亮度設定為最適合的亮度。平板終端除了光傳感器以外還可以內置陀螺儀和加速度傳感器等檢測傾斜度的傳感器等的其他檢測裝置。此外，圖9A示出顯示部9631b的顯示面積與顯示部9631a的顯示面積相同的例子，但是不局限于此，一方的尺寸和另一方的尺寸可以不同，并且它們的顯示質量也可以不同。例如顯不部9631a和顯不部9631b中的一方與另一方相比可以進彳丁聞精細的顯不。圖9B是合上的狀態，并且平板終端包括框體9630、太陽能電池9633、充放電控制電路9634。此外，在圖9B中，作為充放電控制電路9634的一個例子示出具有電池9635和D⑶C轉換器9636的結構。此外，平板終端可以折疊，因此不使用時可以合上框體9630。因此，可以保護顯示部9631a和顯示部9631b，而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。此外，圖9A和9B所示的平板終端還可以具有如下功能:顯示各種各樣的信息(靜態圖像、動態圖像、文字圖像等)；將日歷、日期或時刻等顯示在顯示部上；對顯示在顯示部上的信息進行操作或編輯的觸摸輸入；通過各種各樣的軟件(程序)控制處理等。通過利用安裝在平板終端的表面上的太陽能電池9633，可以將電力供應到觸摸屏、顯示部或圖像信號處理部等。注意，太陽能電池9633可以設置在框體9630的一面或兩面，因此可以進行高效的電池9635充電。另外，當作為電池9635使用鋰離子電池時，有可以實現小型化等的優點。另外，參照圖9C所示的方框圖對圖9B所示的充放電控制電路9634的結構和工作進行說明。圖9C示出太陽能電池9633、電池9635、D⑶C轉換器9636、轉換器9637、開關SWl至SW3以及顯示部9631，電池9635、DCDC轉換器9636、轉換器9637、開關SWl至SW3對應于圖9B所示的充放電控制電路9634。首先，說明在利用外光使太陽能電池9633發電時的工作的例子。使用DCDC轉換器9636對太陽能電池9633所產生的電力進行升壓或降壓以使它成為用來對電池9635進行充電的電壓。并且，當利用來自太陽能電池9633的電力使顯示部9631工作時使開關SWl導通，并且，利用轉換器9637將其升壓或降壓到顯示部9631所需要的電壓。另外，當不進行顯示部9631中的顯示時，可以采用使SWl截止且使SW2導通來對電池9635進行充電的結構。注意，作為發電單元的一個例子示出太陽能電池9633，但是不局限于此，也可以使用壓電元件(piezoelectric element)或熱電轉換元件(拍耳帖元件(Peltier element))等其他發電單元進行電池9635的充電。例如，也可以使用以無線(不接觸)的方式能夠收發電力來進行充電的無線電力傳輸模塊或組合其他充電方法進行充電。本實施方式所示的結構、方法等可以與其他實施方式所示的結構、方法等適當地組合而實施。符號說明400 襯底401 柵電極層402 柵極絕緣層402a 柵極絕緣層402b 柵極絕緣層403 氧化物半導體層405a 源電極層405b 漏電極層412 柵極絕緣層412a 柵極絕緣層412b 柵極絕緣層417a 絕緣層417b 氧化鋁膜420 晶體管427a 絕緣層427b 鋁膜
440晶體管454氧500襯底502柵極絕緣層504層間絕緣層505彩色濾光層506絕緣層507隔壁510晶體管511a柵電極層511b柵電極層512氧化物半導體層513a導電層513b導電層520電容元件521a導電層521b導電層522氧化物半導體層523導電層524絕緣層525絕緣層530布線層交叉部533導電層540發光兀件541電極層542場致發光層543電極層601襯底602光電二極管606a 半導體膜606b 半導體膜606c 半導體膜608 粘合層613 襯底631 絕緣層632 絕緣層633 層間絕緣層634 層間絕緣層640 晶體管
641a電極層641b電極層642電極層643導電層645導電層656晶體管658光電二極管復位信號線659柵極信號線671光電傳感器輸出信號線672光電傳感器基準信號線4001襯底4002像素部4003信號線驅動電路4004掃描線驅動電路4005密 封劑4006襯底4008液晶層4010晶體管4011晶體管4013液晶元件4015連接端子電極4016端子電極4018FPC4019各向異性導電層4020a柵極絕緣層4020b柵極絕緣層4021絕緣層4030絕緣層4031電極層4032絕緣層4033絕緣層4034電極層4035間隔物4038絕緣層4040晶體管4510隔壁4511場致發光層4513發光元件4514填充材料
9000桌子9001框體9002腿部9003顯示部9004顯示按鈕9005電源供應線9033卡子9034開關9035電源開關9036開關9038操作開關9100電視裝置9101框體9103顯示部

9105支架9107顯示部9109操作鍵9110遙控操作機9201主體9202框體9203顯示部9204鍵盤9205外部連接端口9206指向裝置9630框體9631顯示部9631a顯示部9631b顯示部9632a區域9632b區域9633太陽能電池9634充放電控制電路9635電池9636DCDC 轉換器9637轉換器9638操作鍵9639按鈕
權利要求
1.一種半導體裝置的制造方法，包括如下步驟: 形成柵電極層； 在所述柵電極層上形成柵極絕緣層； 隔著所述柵極絕緣層形成與所述柵電極層重疊的氧化物半導體層； 形成與所述氧化物半導體層電連接的源電極層及漏電極層； 在所述源電極層及所述漏電極層上形成與所述氧化物半導體層接觸的絕緣層； 形成與所述絕緣層接觸的鋁膜；以及 通過對所述絕緣層及所述鋁膜進行氧摻雜處理，使所述鋁膜的至少一部分氧化而成為氧化鋁膜。
2.—種半導體裝置的制造方法，包括如下步驟: 形成柵電極層； 在所述柵電極層上形成柵極絕緣層； 通過對所述柵極絕緣層進行熱處理減少所述柵極絕緣層中的氫； 隔著所述柵極絕緣層形成與所述柵電極層重疊的氧化物半導體層； 形成與所述氧化物半導體層電連接的源電極層及漏電極層； 在所述源電極層及所述漏電極層上形成與所述氧化物半導體層接觸的絕緣層； 形成與所述絕緣層接觸的鋁膜；以及 通過對所述絕緣層及所述鋁膜進行氧摻雜處理，使所述鋁膜的至少一部分氧化而成為氧化鋁膜。
3.根據權利要求1或2所述的半導體裝置的制造方法，還包括在進行所述氧摻雜處理之后對所述鋁膜進行熱處理的步驟。
4.根據權利要求1或2所述的半導體裝置的制造方法，其中使所述鋁膜氧化而成為氧化鋁層。
5.根據權利要求1或2所述的半導體裝置的制造方法，其中所述絕緣層包括氧過剩區域。
6.根據權利要求1或2所述的半導體裝置的制造方法，其中所述絕緣層包括含有氮的層。
7.根據權利要求1或2所述的半導體裝置的制造方法，還包括在形成所述鋁膜之前對所述絕緣層進行熱處理的步驟。
8.根據權利要求1或2所述的半導體裝置的制造方法，還包括對所述柵極絕緣層進行氧摻雜處理的步驟， 其中，所述柵極絕緣層包括氧過剩區域。
全文摘要
本發明的目的之一是提供一種具有使用氧化物半導體的晶體管且可靠性高的半導體裝置。在具有包括氧化物半導體層的底柵結構的晶體管的半導體裝置中，以接觸于氧化物半導體層的方式層疊絕緣層及鋁膜。通過從鋁膜的上表面對絕緣層及鋁膜進行氧摻雜處理，在該絕緣層中形成包含超過化學計量組成的氧的區域，并且使鋁膜氧化而形成氧化鋁膜。
文檔編號H01L29/786GK103178118SQ201210557210
公開日2013年6月26日 申請日期2012年12月20日 優先權日2011年12月20日
發明者山崎舜平 申請人:株式會社半導體能源研究所