半導體裝置及其制造方法
                            
            
                            
            文檔序號：7009467閱讀：760來源：國知局
            
                            
                        
            
                        
            
                        
            
                            半導體裝置及其制造方法
            
【專利摘要】減少包括氧化物半導體膜的半導體裝置的氧化物半導體膜中的缺陷。另外，提高包括氧化物半導體膜的半導體裝置的電特性。另外，提高包括氧化物半導體膜的半導體裝置的可靠性。在本發明的半導體裝置中，該半導體裝置包括晶體管、覆蓋該晶體管的第一氧化物絕緣膜以及該第一氧化物絕緣膜上的第二氧化物絕緣膜，上述晶體管包括形成在襯底上的柵電極、覆蓋柵電極的柵極絕緣膜、隔著柵極絕緣膜與柵電極重疊的多層膜、以及與多層膜相接的一對電極，多層膜包括氧化物半導體膜、以及含有In或Ga的氧化物膜，第一氧化物絕緣膜為使氧透過的氧化物絕緣膜，第二氧化物絕緣膜為包含超過化學計量組成的氧的氧化物絕緣膜。
            
【專利說明】半導體裝置及其制造方法
            
【技術領域】
            
[0001]本發明涉及一種物品、方法或者制造方法。另外，本發明涉及一種工序(process)、機器(machine)、產品(manufacture)或者物質組成(composition of matter)。例如，本發明尤其涉及一種半導體裝置、顯示裝置、發光裝置、蓄電裝置、上述裝置的驅動方法或者上述裝置的制造方法。例如，本發明尤其涉及一種包括氧化物半導體的半導體裝置、顯示裝置或者發光裝置。例如，本發明尤其涉及一種包括晶體管的半導體裝置及其制造方法。
            
【背景技術】
            
[0002]用在以液晶顯示裝置或發光顯示裝置為代表的大部分的平板顯示器中的晶體管由形成于玻璃襯底上的非晶硅、單晶硅或多晶硅等硅半導體來構成。此外，使用了該硅半導體的晶體管也用在集成電路(IC)等中。
            
[0003]近年來，在晶體管中使用呈現半導體特性的金屬氧化物以代替硅半導體的技術受到矚目。另外，在本說明書中，將呈現半導體特性的金屬氧化物稱為“氧化物半導體”。
            
[0004]例如，已公開了如下技術，即作為氧化物半導體，使用氧化鋅或In-Ga-Zn類氧化物來制造晶體管，并將該晶體管用作顯示裝置的像素的開關元件等的技術(參照專利文獻I及專利文獻2)。
            
[0005][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
            
[0006]在包括氧化物半導體膜的晶體管中，當氧化物半導體膜中所含的氧缺損量較多時，不僅導致晶體管的電特性不良，而且由此在隨時間的變化或當進行應力測試(例如，偏壓溫度(BT =Bias-Temperature)應力測試)中導致晶體管的電特性，典型的閾值電壓的變動量增大。
            

            【發明內容】

            
[0007]鑒于上述問題，本發明的一個實施方式的目的之一是減少包括氧化物半導體膜的半導體裝置等的氧化物半導體膜中的缺陷。另外，本發明的一個實施方式的目的之一是提高包括氧化物半導體膜的半導體裝置等的電特性。另外，本發明的一個實施方式的目的之一是提高包括氧化物半導體膜的半導體裝置等的可靠性。另外，本發明的一個實施方式的目的之一是提供一種截止電流(off-state current)較小的半導體裝置等。另外,本發明的一個實施方式的目的之一是提供一種耗電量低的半導體裝置等。另外，本發明的一個實施方式的目的之一是提供一種能夠減輕眼睛疲勞的顯示裝置等。另外，本發明的一個實施方式的目的之一是提供一種包括透明半導體膜的半導體裝置等。另外，本發明的一個實施方式的目的之一是提供一種新穎的半導體裝置等。另外，本發明的一個實施方式的目的之一是提供一種具有優良特性的半導體裝置等。另外，這些目的的記載不妨礙其他目的的存在。此外，本發明的一個實施方式并不需要實現上述所有目的。另外，從說明書、附圖、權利要求書等的記載得知并可以取得上述以外的目的。[0008]本發明的一個實施方式是一種半導體裝置，該半導體裝置包括晶體管、覆蓋該晶體管的第一氧化物絕緣膜以及形成在該第一氧化物絕緣膜上的第二氧化物絕緣膜，其中，上述晶體管包括形成在襯底上的柵電極、覆蓋柵電極的柵極絕緣膜、隔著柵極絕緣膜與柵電極重疊的多層膜、以及與多層膜相接的一對電極，多層膜包括氧化物半導體膜、以及含有In或Ga的氧化物膜，第一氧化物絕緣膜為使氧透過的氧化物絕緣膜，第二氧化物絕緣膜為包含超過化學計量組成的氧的氧化物絕緣膜，晶體管在進行偏壓溫度應力測試時其閾值電壓不發生變動、或者向正方向或負方向的變動量為1.0V以下，優選為0.5V以下。
            
[0009]另外，氧化物半導體膜優選含有In或Ga。
            
[0010]另外，與氧化物半導體膜的傳導帶底的能量相比，含有In或Ga的氧化物膜的傳導帶底的能量近于真空能級。進而，含有In或Ga的氧化物膜的傳導帶底與氧化物半導體膜的傳導帶底之間的能量差優選為0.05eV以上且2eV以下。由于真空能級與傳導帶底之間的能量差被稱為電子親和勢，所以優選的是含有In或Ga的氧化物膜的電子親和勢小于氧化物半導體膜的電子親和勢，其差異為0.05eV以上且2eV以下。
            
[0011]另外，氧化物半導體膜及含有In或Ga的氧化物膜優選為In-M-Zn氧化物膜(M為Al、T1、Ga、Y、Zr、La、Ce、Nd或Hf)，優選含有In或Ga的氧化物膜中的M原子的比率大于氧化物半導體膜中的M原子的比率。
            
[0012]另外，在多層膜中，優選利用恒定光電流法(CPM:Constant PhotocurrentMethod)所得到的吸收系數低于IX l(T3/cm。
            
[0013]另外，優選氧化物半導體膜與含有In或Ga的氧化物膜之間的硅濃度及碳濃度低于 2X 1018atoms/cm3。
            
[0014]另外，本發明的一個實施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:形成柵電極及柵極絕緣膜；在柵極絕緣膜上形成包括氧化物半導體膜、以及含有In或Ga的氧化物膜的多層膜；形成與多層膜的相接一對電極；在多層膜及一對電極上形成第一氧化物絕緣膜；以及在第一氧化物絕緣膜上形成第二氧化物絕緣膜。在上述方法中，在180°C以上且400°C以下的溫度下，保持設置在抽成真空的處理室中的襯底，對處理室導入源氣體，將處理室中的壓力設定為20Pa以上且250Pa以下，并對設置在處理室中的電極供應高頻功率，由此形成第一氧化物絕緣膜。另外，在180°C以上且260°C以下的溫度下，保持設置在抽成真空的處理室中的襯底，對處理室導入源氣體，將處理室中的壓力設定為IOOPa以上且250Pa以下，并對設置在處理室中的電極供應0.17ff/cm2以上且0.5ff/cm2以下的高頻功率，由此形成第二氧化物絕緣膜。
            
[0015]根據本發明的一個實施方式，能夠減少包括氧化物半導體膜的半導體裝置的氧化物半導體膜中的缺陷。另外，通過本發明的一個實施方式，能夠提高包括氧化物半導體膜的半導體裝置的電特性。另外，通過本發明的一個實施方式，能夠提高包括氧化物半導體膜的半導體裝置的可靠性。另外，通過本發明的一個實施方式，能夠提供一種截止電流較小的半導體裝置等。另外，通過本發明的一個實施方式，能夠提供一種耗電量較低的半導體裝置等。另外，通過本發明的一個實施方式，能夠提供一種能夠減輕眼睛疲勞的顯示裝置等。另夕卜，通過本發明的一個實施方式，能夠提供一種包括透明半導體膜的半導體裝置等。另外，通過本發明的一個實施方式，能夠提供一種新穎的半導體裝置等。另外，通過本發明的一個實施方式，能夠提供一種具有優良特性的半導體裝置等。【專利附圖】
            

            
【附圖說明】
            
[0016]圖1是說明晶體管的一個實施方式的俯視圖、截面圖以及說明Vg-1d特性的圖；  圖2是說明晶體管的能帶結構的圖；
            
  圖3是說明晶體管的一個實施方式的截面圖；
            
  圖4是說明晶體管的制造方法的一個實施方式的截面圖；
            
  圖5是說明晶體管的一個實施方式的截面圖；
            
  圖6是說明晶體管的一個實施方式的俯視圖及截面圖；
            
  圖7是說明晶體管的能帶結構的圖；
            
  圖8是說明晶體管的一個實施方式的俯視圖及截面圖；
            
  圖9是說明晶體管的制造方法的一個實施方式的截面圖；
            
  圖10是說明晶體管的一個實施方式的俯視圖及截面圖；
            
  圖11是說明晶體管的制造方法的一個實施方式的截面圖；
            
  圖12是說明晶體管的一個實施方式的俯視圖及截面圖；
            
  圖13是說明晶體管的一個實施方式的截面圖；
            
  圖14是說明半導體裝置的一個實施方式的俯視圖；
            
  圖15是說明半導體裝置的一個實施方式的截面圖；
            
  圖16是說明半導體裝置的一個實施方式的俯視圖；
            
  圖17是說明半導體裝置的一個實施方式的截面圖；
            
  圖18是示出顯示裝置的公共電極的連接結構的一個例子的圖、以及示出顯示裝置的
            
布線的連接結構的一個例子的圖；
            
  圖19是說明半導體裝置的一個實施方式的截面圖；
            
  圖20是說明半導體裝置的一個實施方式的俯視圖；
            
  圖21是說明半導體裝置的一個實施方式的俯視圖及截面圖；
            
  圖22是示出觸摸傳感器的結構實例的分解透視圖及俯視圖；
            
  圖23是示出觸摸傳感器的結構實例的截面圖及電路圖；
            
  圖24是示出液晶顯示裝置的結構實例的方框圖；
            
  圖25是說明液晶顯示裝置的驅動方法的一個例子的時序圖；
            
  圖26是說明包括本發明的一個實施方式的半導體裝置的電子設備的圖；
            
  圖27是說明包括本發明的一個實施方式的半導體裝置的電子設備的圖；
            
  圖28是示出晶體管的Vg-1d特性的圖；
            
  圖29是示出光BT應力測試后的晶體管的閾值電壓的變動量的圖；
            
  圖30是示出BT應力測試前后的Vg-1d特性的圖；
            
  圖31是示出閾值電壓的變動量(AVth)的圖；
            
  圖32是閾值電壓的變動量(AVth)的圖；
            
  圖33是示出TDS測量結果的圖；
            
  圖34是示出TDS測量結果的圖；
            
  圖35是示出ESR測量結果的圖；
            
  圖36是示出ESR測量結果的圖；  圖37是示出包括在晶體管中的多層膜的CPM測量結果的圖；
            
  圖38是示出包括在晶體管中的多層膜的ToF-SMS的結果的圖；
            
  圖39是說明用在能帶結構的計算中的結構的圖；
            
  圖40是示出能帶結構的計算結果的圖；
            
  圖41是氧化物半導體膜的示意圖及示出氧化物半導體膜中的能帶結構的圖；
            
  圖42是示出能帶結構的計算結果的圖；
            
  圖43是示出相對于溝道長度的變化的勢壘的變化的圖；
            
  圖44是顯示裝置的示意圖；
            
  圖45是示出流過晶體管的電流的測量結果的圖；
            
  圖46是示出流過晶體管的電流的測量結果的圖；
            
  圖47是示出顯示裝置的顯示結果的照片；
            
  圖48是示出流過晶體管的電流的測量結果的圖；
            
  圖49是示出流過晶體管的電流的測量結果的圖；
            
  圖50是示出流過晶體管的電流的測量結果的圖；
            
  圖51是示出流過晶體管的電流的測量結果的圖；
            
  圖52是示出晶體管的電流應力測試的結果的圖；
            
  圖53是示出樣品中的SIMS測量結果的圖；
            
  圖54是示出樣品中的SIMS測量結果的圖。
            
【具體實施方式】
            
[0017]下面，將參照附圖詳細說明本發明的實施方式。但是，本發明不局限于以下說明，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其實施方式和詳細內容在不脫離本發明的宗旨及其范圍下可以被變換為各種形式。因此，本發明不應該被解釋為僅限定在下面的實施方式及實施例所記載的內容。另外，在下面所說明的實施方式及實施例中，在不同的附圖中使用相同的附圖標記或相同的陰影線來表示相同部分或具有相同功能的部分，而省略反復說明。
            
[0018]注意，在本說明書所說明的每一個附圖中，有時為了明確起見，夸大地表示各構成要素的大小、膜厚度、區域。因此，實際上的尺度并不一定限定于該尺度。
            
[0019]另外，在本說明書中使用的“第一”、“第二”、“第三”等的用語是為了方便識別構成要素而附加的，而不是為了在數目方面上進行限定。因此，例如可以將“第一”適當地替換為“第二”或“第三”等來進行說明。
            
[0020]另外，“源極”和“漏極”的功能在電路工作中當電流方向變化等情況下，有時互相調換。因此，在本說明書中，“源極”和“漏極”可以互相調換。
            
[0021]另外，電壓是指兩個點之間的電位差，電位是指某一點的靜電場中的某單位電荷所具有的靜電能(電位能量)。但是，一般來說，將某一點的電位與標準的電位(例如接地電位)之間的電位差簡單地稱為電位或電壓，通常，電位和電壓是同義詞。因此，在本說明書中，除了特別指定的情況以外，既可將“電位”稱為“電壓”，又可將“電壓”稱為“電位”。
            
[0022]在本說明書中，當在進行光刻工序之后進行蝕刻工序時，去除在光刻工序中所形成的掩模。[0023]實施方式I
            
  在本實施方式中，參照附圖對本發明的一個實施方式的半導體裝置及其制造方法進行說明。
            
[0024]在包括氧化物半導體膜的晶體管中，引起晶體管的電特性不良的缺陷的一個示例是氧缺陷。例如，在具有膜中存在氧缺陷的氧化物半導體膜的晶體管中，閾值電壓容易向負方向變動，而容易具有常導通(normally-on)特性。這是因為由于氧化物半導體膜所包含的氧缺陷而產生電荷、以導致低電阻化的緣故。當晶體管具有常導通特性時，產生各種問題，諸如在工作時容易產生工作故障或者在非工作時耗電量增大等。另外，存在以下問題:即由于隨時間的變化或當進行應力測試時，導致晶體管的電特性，典型的閾值電壓的變動量的增大。
            
[0025]氧缺陷的產生原因之一為在晶體管的制造工序中所產生的損傷。例如，當在氧化物半導體膜上利用等離子體CVD法來形成絕緣膜等時，根據其形成條件，有時該氧化物半導體膜會受到損傷。
            
[0026]另外，除了氧缺陷以外，作為絕緣膜的構成元素的硅或碳等雜質也會導致晶體管的電特性不良。因此，當該雜質混入氧化物半導體膜時，該氧化物半導體膜會低電阻化，因此，存在以下問題:即由于隨時間的變化或當進行應力測試時，導致晶體管的電特性，典型的為閾值電壓的變動量的增大。
            
[0027]鑒于上述問題，本實施方式的目的在于，在具有包括氧化物半導體膜的晶體管的半導體裝置中，減少具有溝道區的氧化物半導體膜中的氧缺陷，并降低氧化物半導體膜中的雜質濃度。
            
[0028]圖1A至圖1C示出了半導體裝置所具有的晶體管50的俯視圖及截面圖。圖1A為晶體管50的俯視圖，圖1B為圖1A的點劃線A-B之間的截面圖，圖1C為圖1A的點劃線C-D之間的截面圖。另外，在圖1A中，為了方便起見，省略襯底11、柵極絕緣膜17、氧化物絕緣膜23、氧化物絕緣膜24以及氮化物絕緣膜25等。
            
[0029]圖1B和圖1C所示的晶體管50包括設置在襯底11上的柵電極15。另外，在襯底11及柵電極15上形成有柵極絕緣膜17，還形成有隔著柵極絕緣膜17與柵電極15重疊的多層膜20、以及與多層膜20相接的一對電極21、22。另外，在柵極絕緣膜17、多層膜20以及一對電極21、22上形成有由氧化物絕緣膜23、氧化物絕緣膜24及氮化物絕緣膜25所構成的保護膜26。
            
[0030]在本實施方式所示的晶體管50中，多層膜20包括氧化物半導體膜18及含有In或Ga的氧化物膜19。 另外，氧化物半導體膜18的一部分用作溝道區。另外，以與多層膜20接觸的方式形成有氧化物絕緣膜23，并且以與氧化物絕緣膜23相接的方式形成有氧化物絕緣膜24。換而言之，在氧化物半導體膜18與氧化物絕緣膜23之間設置有含有In或Ga的氧化物膜19。
            
[0031 ] 氧化物半導體膜18的典型為In-Ga氧化物膜、In-Zn氧化物膜、In-M-Zn氧化物膜(M 為 Al、T1、Ga、Y、Zr、La、Ce、Nd 或 Hf)。
            
[0032]另外，當氧化物半導體膜18為In-M-Zn氧化物膜時，In與M的原子數比優選如下:In原子的比率為ZSatomic1^以上且M原子的比率低于TSatomic1^,更優選如下:In原子的比率為SAatomic1^以上且M原子的比率低于GGatomic1^。[0033]氧化物半導體膜18的能隙為2eV以上，優選為2.5eV以上，更優選為3eV以上。如此，通過使用能隙較寬的氧化物半導體，能夠降低晶體管50的截止電流。
            
[0034]氧化物半導體膜18的厚度為3nm以上且200nm以下，優選為3nm以上且IOOnm以下，更優選為3nm以上且50nm以下。
            
[0035]含有In或Ga的氧化物膜19的典型為In-Ga氧化物、In-Zn氧化物膜、In-M-Zn氧化物膜(M為Al、T1、Ga、Y、Zr、La、Ce、Nd或Hf)，并且與氧化物半導體膜18相比，導帶底的能量近于真空能級，典型的是，含有In或Ga的氧化物膜19的導帶底的能量與氧化物半導體膜18的導帶底的能量之間的能量差為0.05eV以上、0.07eV以上、0.1eV以上或者0.15eV以上，且在2eV以下、IeV以下、0.5eV以下或者0.4eV以下。換而言之，含有In或Ga的氧化物膜19的電子親和勢與氧化物半導體膜18的電子親和勢之差為0.05eV以上、0.07eV以上、0.1eV以上或者0.15eV以上，且在2eV以下、IeV以下、0.5eV以下或者0.4eV以下。
            
[0036]當含有In或Ga的氧化物膜19為In-M-Zn氧化物膜時，In與M的原子數比優選如下:In原子的比率低于SOatomic1^且M原子的比率為SOatomic1^以上，更優選關系:In原子的比率低于ZSatomic1^且M原子的比率為TSatomic1^以上。
            
[0037]另外，當氧化物半導體膜18及含有In或Ga的氧化物膜19為In-M-Zn氧化物膜(M為Al、T1、Ga、Y、Zr、La、Ce、Nd或Hf)時，含有In或Ga的氧化物膜19中所含的M (Al、T1、Ga、Y、Zr、La、Ce、Nd或Hf)的原子比率大于氧化物半導體膜18中的M的原子比率，典型的是，含有In或Ga的氧化物膜19中所含的M的原子比率為氧化物半導體膜18中所含的M的原子比率的1.5倍以上，優選為2倍以上，更優選為3倍以上。
            
[0038]另外，當氧化物半導體膜18及含有In或Ga的氧化物膜19為In-M-Zn氧化物膜(M為Al、T1、Ga、Y、Zr、La、Ce、Nd或Hf)時，并且在含有In或Ga的氧化物膜19的原子數比為InUn=X1Iy1 = Z1,且氧化物半導體膜18的原子數比為In:M:Zn=x2:y2:z2的情況下,y/X1大于y2/x2|選Y1A1為y2/x2的1.5倍以上。更優選的是，Y1A1為y2/x2的2倍以上,進一步優選的是Y1A1為y2/x2的3倍以上。此時，在氧化物半導體膜中，在y2為X2以上的情況下，使用該氧化物半導體膜的晶體管具有穩定的電特性，因此是優選的。但是，在y2為X2的3倍以上的情況下，使用該氧化物半導體膜的晶體管的場效應遷移率降低，因此，優選y2低于x2的3倍。
            
[0039]當氧化物半導體膜18為In-M-Zn氧化物膜(M為Al、T1、Ga、Y、Zr、La、Ce、Nd或Hf)時，優選使用來對In-M-Zn氧化物膜進行成膜的濺射靶材的金屬元素的原子數比滿足In≥M及Zn≥M。這種派射祀材的金屬元素的原子數比優選為In:M:Zn=l:1: 1、In:M:Zn=3:l:20另外，當含有In或Ga的氧化物膜19為In-M-Zn氧化物膜(M為Al、T1、Ga、Y、Zr、La、Ce、Nd或Hf)時，優選使用來對In-M-Zn氧化物膜進行成膜的濺射靶材的金屬元素的原子數比滿足M>In、Zn>0.5XM，更優選的是Zn還滿足Zn>M。這種濺射靶材的金屬元素的原子數比優選為 In:Ga: Zn=1: 3: 2、In:Ga: Zn=1: 3: 4、In:Ga: Zn=1: 3: 5、In:Ga: Zn=1: 3: 6、In:Ga:Zn=l:3:7、In:Ga:Zn=l:3:8、In:Ga:Zn=l:3:9、In:Ga:Zn=l:3:10、In:Ga:Zn=l:6:4、In:Ga:Zn=l:6:5、 In:Ga:Zn=l:6:6、 In:Ga:Zn=l:6:7、 In:Ga:Zn=l:6:8、 In:Ga:Zn=l:6:9、In:Ga:Zn=l:6:10。另外,使用上述派射祀材而成膜得到的氧化物半導體膜18及含有In或Ga的氧化物膜19中的金 屬元素的原子數比中，分別包含上述濺射靶材中的金屬元素的原子數比的±20%的范圍內的誤差。[0040]氧化物半導體膜18及含有In或Ga的氧化物膜19使用載流子密度較低的氧化物半導體膜。例如，氧化物半導體膜18及含有In或Ga的氧化物膜19使用載流子密度為I X IO1Vcm3以下，優選為I X IO1Vcm3以下，更優選為I X IO1Vcm3以下，進一步優選為IXlO1Vcm3以下的氧化物半導體膜。
            
[0041]注意，不局限于上述記載，可以根據所需的晶體管的半導體特性及電特性(場效應遷移率、閾值電壓等)來使用具有適當的組成的材料。另外，優選適當地設定氧化物半導體膜18的載流子密度、雜質濃度、缺陷密度、金屬元素與氧的原子數比、原子間距離、密度等，以得到所需的晶體管的半導體特性。
            
[0042]當在后面形成氧化物絕緣膜24時，含有In或Ga的氧化物膜19用作緩和對氧化物半導體膜18所造成的損傷的膜。
            
[0043]含有In或Ga的氧化物膜19的厚度為3nm以上且IOOnm以下，優選為3nm以上且50nm以下。
            
[0044]當氧化物半導體膜18包含第14族元素之一的硅或碳時，氧化物半導體膜18中氧缺陷增加，導致氧化物半導體膜18會n型化。因此，氧化物半導體膜18中的硅或碳的濃度、或者含有In或Ga的氧化物膜19與氧化物半導體膜18之間的界面附近的硅或碳的濃度為2X 1018atoms/cm3 以下，優選為 2X 1017atoms/cm3 以下。
            
[0045]另外，氧化物半導體膜18及含有In或Ga的氧化物膜19的晶體結構可以為非晶結構、單晶結構、多晶結構或者后述的CAAC-OS (C-Axis Aligned Crystalline OxideSemiconductor:c軸對齊的結晶氧化物半導體)。另外，當至少氧化物半導體膜18的晶體結構為CAAC-OS時，能夠進一步降低由可見光或紫外線的照射而引起的電特性的變動量。
            
[0046]另外，在本實施方式所示的晶體管50中，以與多層膜20相接的方式形成有氧化物絕緣膜23，并且以與氧化物絕緣膜23相接的方式形成有氧化物絕緣膜24。
            
[0047]氧化物絕緣膜23為使氧透過的氧化物絕緣膜。另外，當在后面形成氧化物絕緣膜24時，氧化物絕緣膜23用作緩和對多層膜20所造成的損傷的膜。
            
[0048]作為氧化物絕緣膜23，可以使用厚度為5nm以上且150nm以下，優選為5nm以上且50nm以下的氧化硅膜、氧氮化硅膜等。另外，在本說明書中，“氧氮化硅膜”是指在其組成中含氧量多于含氮量的膜，而“氮氧化硅膜”是指在其組成中含氮量多于含氧量的膜。
            
[0049]此外，優選使氧化物絕緣膜23中的缺陷量較少，典型的是，通過ESR測量，優選使在起因于硅的懸空鍵的g = 2.001處呈現的信號的自旋密度為3X 1017spins/cm3以下。這是因為若氧化物絕緣膜23中所含的缺陷密度較高，則氧則與該缺陷鍵合，有可能使透過氧化物絕緣膜23的氧減少。
            
[0050]此外，優選使在氧化物絕緣膜23與多層膜20之間的界面的缺陷量較少，典型的是，通過ESR測量，使在起因于多層膜20中的缺陷的g = 1.93處呈現的信號的自旋密度為I X 1017spins/cm3以下，更優選為檢測下限以下。
            
[0051]此外，在氧化物絕緣膜23中，從外部進入氧化物絕緣膜23的氧并非全部移動到氧化物絕緣膜23的外部，而有一部分的氧殘留在氧化物絕緣膜23中。此外，在氧進入氧化物絕緣膜23的同時，氧化物絕緣膜23中所含的氧移動到氧化物絕緣膜23的外部，由此有時會發生氧化物絕緣膜23中氧的移動。
            
[0052]當形成使氧透過的氧化物絕緣膜以作為氧化物絕緣膜23時，可以使從設置在氧化物絕緣膜23上的氧化物絕緣膜24脫離的氧經由氧化物絕緣膜23移動到氧化物半導體膜18中。
            
[0053]氧化物絕緣膜24以與氧化物絕緣膜23相接的方式來形成。氧化物絕緣膜24為包含超過化學計量組成的氧的氧化物絕緣膜。包含超過化學計量組成的氧的氧化物絕緣膜被加熱時，釋放一部分的氧。包含超過化學計量組成的氧的氧化物絕緣膜通過TDS分析，換算為氧原子的氧的脫離量為1.0X1018atoms/cm3以上，優選為3.0X 102°atoms/cm3以上。
            
[0054]作為氧化物絕緣膜24可以使用厚度為30nm以上且500nm以下,優選為50nm以上且400nm以下的氧化硅膜、氧氮化硅膜等。
            
[0055]此外，優選使氧化物絕緣膜24中的缺陷量較少，典型的是，通過ESR測量，使在起因于硅的懸空鍵的g = 2.001處呈現的信號的自旋密度低于1.5X1018spins/cm3,更優選為I X 1018spins/cm3以下。另外，由于氧化物絕緣膜24比氧化物絕緣膜23離多層膜20更遠，因此，氧化物絕緣膜24的缺陷密度可以高于氧化物絕緣膜23。
            
[0056]在此，參照圖2A對圖1B所示的多層膜20附近的沿著點劃線E-F的能帶結構進行說明，并且參照圖2B和圖2C對晶體管50中的載流子的移動進行說明。
            
[0057]在圖2A所示的能帶結構中，例如，作為氧化物半導體膜18，使用能隙為3.15eV的In-Ga-Zn氧化物(成膜時使用的濺射靶材的原子數比為In:Ga:Zn = 1:1:1)，并且作為含有In或Ga的氧化物膜19，使用能隙為3.5eV的In-Ga-Zn氧化物(成膜時使用的濺射靶材的原子數比為In:Ga:Zn = 1:3:2)。另外，能隙可利用光譜橢偏儀來測量。
            
[0058]氧化物半導體膜18及含有In或Ga的氧化物膜19的真空能級與價電子帶頂之間的能量差(也稱為電離電位)分別為7.9eV、8.0eV0另外，真空能級與價電子帶頂之間的能量差可以利用紫外線光電子能譜(UPS:Ultraviolet Photoelectron Spectroscopy)裝置(PHI公司制造的VersaProbe)來測量。
            
[0059]氧化物半導體膜18及含有In或Ga的氧化物膜19的真空能級與傳導帶底之間的能量差(也稱為電子親和勢)分別為4.7eV、4.5eV。
            
[0060]在此，氧化物半導體膜18的傳導帶底為Ec_18，含有In或Ga的氧化物膜19的傳導帶底為Ec_19。另外，柵極絕緣膜17的傳導帶底為Ec_17，氧化物絕緣膜23的傳導帶底為 Ec_23。
            
[0061]如圖2A所示，多層膜20中，氧化物半導體膜18與含有In或Ga的氧化物膜19之間的界面附近的傳導帶底連續地變化。換而言之，在氧化物半導體膜18與含有In或Ga的氧化物膜19之間的界面附近沒有勢壘，傳導帶底的變化平緩。由于氧在氧化物半導體膜18與含有In或Ga的氧化物膜19之間相互，因此，形成這種形狀。另外，在多層膜20中，氧化物半導體膜18的傳導帶底的能量最低，因此，該區域用作為溝道區。
            
[0062]在此，參照圖2B和圖2C說明在晶體管中作為載流子的電子如何移動。在圖2B及圖2C中，虛線箭頭的尺寸示出在氧化物半導體膜18中移動的電子量。
            
[0063]由于雜質及缺陷，陷阱能級27形成在含有In或Ga的氧化物膜19與氧化物絕緣膜23之間的界面附近。因此，例如，如圖2B所示，在晶體管的溝道區形成在單層的氧化物半導體膜18中的情況下，在氧化物半導體膜18中，作為載流子的電子主要在柵極絕緣膜17一側移動，但是少量的電子也在氧化物絕緣膜23 —側移動。其結果，在氧化物半導體膜18中移動的電子的一部分被陷阱能級27俘獲。[0064]另一方面，如圖2C所示，在本實施方式所示的晶體管50中，氧化物半導體膜18與氧化物絕緣膜23之間設置有含有In或Ga的氧化物膜19，因此氧化物半導體膜18和陷阱能級27相隔。因而，在氧化物半導體膜18中移動的電子不容易被陷阱能級27俘獲。當電子被陷阱能級俘獲時，該電子成為固定負電荷。其結果，導致晶體管的閾值電壓的變動。然而，當氧化物半導體膜18和陷阱能級27相隔時，能夠抑制電子被陷阱能級27俘獲，從而能夠抑制閾值電壓的變動。
            
[0065]另外，當氧化物半導體膜18與含有In或Ga的氧化物膜19之間的界面附近的傳導帶底的能量差AEl小時，在氧化物半導體膜18中移動的載流子會越過含有In或Ga的氧化物膜19的傳導帶底而被陷阱能級27俘獲。因此，將氧化物半導體膜18的傳導帶底Ec_18與含有In或Ga的氧化物膜19的傳導帶底Ec_19之間的能量差AEl設定為0.1eV以上，優選為0.15eV以上。
            
[0066]另外，在多層膜20的背溝道(多層膜20中，與和柵電極15相對的表面相反的表面)一側，隔著使氧透過的氧化物絕緣膜23設置有包含超過化學計量組成的氧的氧化物絕緣膜24 (參照圖1B)。因此，通過使包含超過化學計量組成的氧的氧化物絕緣膜24中所含的氧移動到多層膜20所包括的氧化物半導體膜18中，由此能夠減少該氧化物半導體膜18中的氧缺陷。
            
[0067]如上所述，通過設置包括氧化物半導體膜18及含有In或Ga的氧化物膜19的多層膜20，并且在該多層膜20上隔著使氧透過的氧化物絕緣膜23來設置包含超過化學計量組成的氧的氧化物絕緣膜24，能夠減少多層膜20中的氧缺陷。另外，通過在氧化物半導體膜18與氧化物絕緣膜23之間設置含有In或Ga的氧化物膜19，可以降低氧化物半導體膜18中或者含有In或Ga的氧化物膜19、與氧化物半導體膜18之間的界面附近的硅或碳的濃度。其結果是，在多層膜20中，利用恒定光電流法所得到的吸收系數低于lXlO—Vcm，優選低于I X 10_4/cm。吸收系數和與起因于氧缺陷及雜質的混入的定域能級相對應的能量(根據波長換算)有正相關，因此，多層膜20中的定域能級密度極低。
            
[0068]另外，通過從利用CPM測量所得到的吸收系數的曲線來去除起因于帶尾的被稱為烏爾巴赫帶尾(Urbach tail)的吸收系數，可以根據下述算式來算出因定域能級所產生的吸收系數。注意，烏爾巴赫帶尾是指利用CPM測量所得到的吸收系數的曲線上的具有一定傾斜的區域，該傾斜被稱為烏爾巴赫能量(Urbach energy)。
            
[0069][算式I]
            
  f 以(五)—Jp  1-Hth
            
 J E
            
[0070]在此，a (E)表示各能量的吸收系數，a u表示因烏爾巴赫帶尾而引起的吸收系數。
            
[0071]在具有這種結構的晶體管50中，在包括氧化物半導體膜18的多層膜20中缺陷極少，因此，能夠提高晶體管的電特性。另外，當進行應力測試的一個示例、即BT應力測試及光BT應力測試時，閾值電壓不發生變動，或者向負方向或正方向的變動量為1.0V以下，優選為0.5V以下，因此，可靠性高。
            
[0072]在此，參照圖1D來說明進行BT應力測試及光BT應力測試時的閾值電壓的變動量較少的晶體管的電特性。
            
[0073]BT應力測試是加速試驗的一種，它可以在短時間內評估由于使用很長時間而發生的晶體管的特性變化(隨時間的變化)。尤其是，在BT應力測試前后、晶體管的閾值電壓的變動量是檢查可靠性時的重要指標。在BT應力測試前后，閾值電壓的變動量越少，晶體管的可靠性越高。
            
[0074]接著，對BT應力測試的具體方法進行說明。首先，對晶體管的初始特性進行測量。接著，固定形成有晶體管的襯底的溫度(襯底溫度)，對用作晶體管的源極及漏極的一對電極施加同一電位，并在一定的時間內對柵電極施加與用作源極及漏極的一對電極不同的電位。襯底溫度根據試驗目的適當地設定即可。接著，將襯底溫度設定為測量初始特性時的溫度，測量晶體管的電特性。其結果是，能夠獲得初始特性的閾值電壓與BT應力測試后的閾值電壓之間的差異、即閾值電壓的變動量。
            
[0075]另外，施加到柵電極的電位比源極及漏極的電位高的試驗被稱為正BT應力試驗，而施加到柵電極的電位比源極及漏極的電位低的試驗被稱為負BT應力試驗。另外，在照射光的同時進行BT應力測試的試驗被稱為光BT應力測試。照射光、且施加到柵電極的電位比源極及漏極的電位高的試驗被稱為光正BT應力試驗，而照射光、且施加到柵電極的電位比源極及漏極的電位低的試驗被稱為光負BT應力試驗。
            
[0076]BT試驗的試驗強度可以根據襯底溫度、施加到柵極絕緣膜的電場強度、電場施加時間來決定。施加到柵極絕緣膜的電場強度通過將柵極與源極及漏極之間的電位差除以柵極絕緣膜的厚度來決定。例如，在想要將施加到厚度為IOOnm的柵極絕緣膜的電場強度設定為3MV/cm的情況下，將柵極與源極及漏極之間的電位差設定為30V即可。
            
[0077]圖1D是示出了晶體管的電特性的圖，橫軸表示柵電壓(Vg)，縱軸表示漏電流(Id)0晶體管的初始特性用虛線41來表示，BT應力測試后的電特性用實線43來表示。在本實施方式所示的晶體管中，虛線41與實線43中的閾值電壓的變動量為OV或者向負方向或正方向的變動量為1.0V以下,優選為0.5V以下。因此,本實施方式所示的晶體管在進行BT應力測試后的閾值電壓變動少。由此可知，本實施方式所示的晶體管50的可靠性較高。
            
[0078]另外，由于具有氧化物半導體膜的晶體管為n溝道晶體管，所以在本說明書中，將可認為在柵電壓為OV的情況下沒有流過漏電流的晶體管定義為具有常閉(normally-off)特性的晶體管。另外，將可認為在柵電壓為OV的情況下流過漏電流的晶體管定義為具有常導通特性的晶體管。
            
[0079]另外，在本說明書中，閾值電壓(Vth)的定義是如下:在橫軸表示柵電壓(Vg[V])且縱軸表示漏電流的平方根(Id1/2[A])的曲線(未圖示)中，將具有最大傾斜度的Id1/2的接線外推時的接線與Vg軸的交叉點的柵電壓。
            
[0080]以下對晶體管50的其他構成要素的詳細內容進行說明。
            
[0081]雖然對襯底11的材料等沒有特別的限制，但是至少需要具有能夠承受后續的加熱處理的耐熱性。例如，作為襯底U，可以使用玻璃襯底、陶瓷襯底、石英襯底、藍寶石襯底等。此外，也可以利用以硅或碳化硅等為材料的單晶半導體襯底、多晶半導體襯底、以硅鍺等為材料的化合物半導體襯底、SOI (Silicon On Insulator:絕緣體上娃)襯底等,并且也可以將在這些襯底上設置有半導體元件的襯底用作襯底11。
            
[0082]另外，作為襯底11，也可以使用柔性襯底，并且在柔性襯底上直接形成晶體管50。或者，也可以在襯底11與晶體管50之間設置剝離層。剝離層可以在如下情況下使用，即在剝離層上制造半導體裝置的一部分或全部，然后將其從襯底11分離并轉置到其他襯底上的情況。此時，也可以將晶體管50轉置到耐熱性低的襯底或柔性襯底上。
            
[0083]柵電極15可以使用選自鋁、鉻、銅、鉭、鈦、鑰、鎢中的金屬元素、或者以上述金屬元素為成分的合金或組合上述金屬元素的合金等來形成。另外，也可以使用選自錳和鋯中的一個或多個的金屬元素。此外，柵電極15可以具有單層結構或兩層以上的疊層結構。例如，可以舉出包含硅的鋁膜的單層結構、在鋁膜上層疊鈦膜的兩層結構、在氮化鈦膜上層疊鈦膜的兩層結構、在氮化鈦膜上層疊鎢膜的兩層結構、在氮化鉭膜或氮化鎢膜上層疊鎢膜的兩層結構、以及依次層疊鈦膜、鋁膜及鈦膜的三層結構等。此外，也可以使用組合鋁與選自鈦、鉭、鎢、鑰、鉻、釹、鈧中的一種或多種而形成的合金膜或氮化膜。
            
[0084]另外，柵電極15也可以使用銦錫氧化物、包含氧化鎢的銦氧化物、包含氧化鎢的銦鋅氧化物、包含氧化鈦的銦氧化物、包含氧化鈦的銦錫氧化物、銦鋅氧化物、添加有氧化硅的銦錫氧化物等透光導電材料。此外，也可以采用具有上述透光性的導電材料與上述金屬元素的疊層結構。
            
[0085]另外，也可以在柵電極15與柵極絕緣膜17之間設置In-Ga-Zn類氧氮化物半導體膜、In-Sn類氧氮化物半導體膜、In-Ga類氧氮化物半導體膜、In-Zn類氧氮化物半導體膜、Sn類氧氮化物半導體膜、In類氧氮化物半導體膜、金屬氮化膜(InN、ZnN等)等。由于上述膜具有5eV以上，優選為5.5eV以上的功函數，且大于氧化物半導體的電子親和勢，所以可使包括氧化物半導體的晶體管的閾值電壓向正方向漂移，從而可以實現所謂的常閉特性的開關元件。例如，在使用In-Ga-Zn類氧氮化物半導體膜的情況下，使用氮濃度至少高于氧化物半導體膜18的In-Ga-Zn類氧氮化物半導體膜，具體而言，氮濃度為7atoms%以上的In-Ga-Zn類氧氮化物半導體膜。
            
[0086]柵極絕緣膜17例如使用氧化硅、氧氮化硅、氮氧化硅、氮化硅、氧化鋁、氧化鉿、氧化鎵、或者Ga-Zn類金屬氧化物或氮化硅等即可，并且以疊層結構或單層結構來設置。另夕卜，如圖3所示，也可層疊柵極絕緣膜17a與柵極絕緣膜17b來作為柵極絕緣膜17，且作為與多層膜20相接的柵極絕緣膜17b，可使用加熱時釋放氧的氧化絕緣膜。通過作為柵極絕緣膜17b使用加熱時釋放氧的膜，能夠降低氧化物半導體膜18與柵極絕緣膜17之間的界面的界面能級密度，從而能夠獲得電特性劣化少的晶體管。另外，作為柵極絕緣膜17a，通過設置對氧、氫、水等具有阻擋效果的絕緣膜，能夠防止氧從氧化物半導體膜18擴散到外部，并能夠防止氫、水等從外部侵入氧化物半導體膜18。作為對氧、氫、水等具有阻擋效果的絕緣膜，可舉出氧化鋁膜、氧氮化鋁膜、氧化鎵膜、氧氮化鎵膜、氧化釔膜、氧氮化釔膜、氧化鉿膜、氧氮化鉿膜等。
            
[0087]此外，通過使用硅酸鉿(HfSiOx)、添加有氮的硅酸鉿(HfSix0yNz)、添加有氮的鋁酸鉿(HfAlxOyNz)、氧化鉿、氧化乾等high-k材料來形成柵極絕緣膜17,可減少晶體管的柵極漏電流。
            
[0088]優選將柵極絕緣膜17的厚度設定為5nm以上且400nm以下，優選為IOnm以上且300nm以下，更優選為50nm以上且250nm以下。
            
[0089]一對電極21、22作為導電材料使用選自鋁、鈦、鉻、鎳、銅、釔、鋯、鑰、銀、鉭和鎢中的單體金屬或以這些元素為主要成分的合金的單層結構或疊層結構。例如，可以舉出包含硅的鋁膜的單層結構、在鋁膜上層疊鈦膜的兩層結構、在鎢膜上層疊鈦膜的兩層結構、在銅-鎂-鋁合金膜上層疊銅膜的兩層結構、依次層疊鈦膜或氮化鈦膜、鋁膜或銅膜以及鈦膜或氮化鈦膜的三層結構、以及依次層疊鑰膜或氮化鑰膜、鋁膜或銅膜以及鑰膜或氮化鑰膜的三層結構等。另外，也可以使用包含氧化銦、氧化錫或氧化鋅的透明導電材料。
            
[0090]另外，通過在氧化物絕緣膜24上設置對氧、氫、水等具有阻擋效果的氮化物絕緣膜25，能夠防止氧從多層膜20擴散到外部，并能夠防止氫、水等從外部侵入多層膜20。氮化物絕緣膜可以使用氮化硅、氮氧化硅、氮化鋁、氮氧化鋁等形成。另外，也可以設置對氧、氫、水等具有阻擋效果的氧化物絕緣膜代替對氧、氫、水等具有阻擋效果的氮化物絕緣膜。作為對氧、氫、水等具有阻擋效果的氧化物絕緣膜，可以舉出氧化鋁膜、氧氮化鋁膜、氧化鎵膜、氧氮化鎵膜、氧化釔膜、氧氮化釔膜、氧化鉿膜、氧氮化鉿膜等。
            
[0091]接著，參照圖4對圖1所示的晶體管50的制造方法進行說明。
            
[0092]如圖4A所示，在襯底11上形成柵電極15，并且在柵電極15上形成柵極絕緣膜17。
            
[0093]在此，襯底11使用玻璃襯底。
            
[0094]以下示出柵電極15的形成方法。首先，通過濺射法、CVD法、蒸鍍法等形成導電膜，并且通過光刻工序在導電膜上形成掩模。接著，用該掩模對導電膜的一部分進行蝕刻來形成柵電極15。然后，去除掩模。
            
[0095]另外，對于柵電極15，也可以利用電鍍法、印刷法、噴墨法等來代替上述形成方法。
            
[0096]在此，通過濺射法形成厚度為IOOnm的鎢膜。接著，通過光刻工序形成掩模，用該掩模對鎢膜進行干蝕刻，由此形成柵電極15。
            
[0097]柵極絕緣膜17通過濺射法、CVD法、蒸鍍法等來形成。
            
[0098]當作為柵極絕緣膜17形成氧化硅膜、氧氮化硅膜或氮氧化硅膜時，作為源氣體，優選使用包含硅的沉積氣體及氧化性氣體。包含硅的沉積氣體的典型例子為硅烷、乙硅烷、丙硅烷、氟化硅烷等。氧化性氣體的例子為氧、臭氧、一氧化二氮、二氧化氮等。
            
[0099]此外，當作為柵極絕緣膜17形成氮化硅膜時，優選使用具有兩個步驟的形成方法。首先，利用作為源氣體使用硅烷、氮及氨的混合氣體的等離子體CVD法，形成缺陷較少的第一氮化硅膜。接著，將源氣體切換為硅烷和氮的混合氣體，以形成氫濃度較低且能夠阻擋氫的第二氮化硅膜。通過采用上述形成方法，作為柵極絕緣膜17可形成缺陷較少且具有氫阻擋性的氮化硅膜。
            
[0100]此外，當作為柵極絕緣膜17形成氧化鎵膜時,可以利用MOCVD (Metal OrganicChemical Vapor Deposition:有機金屬氣相沉積)法來形成。
            
[0101]接著，如圖4B所示，在柵極絕緣膜17上形成氧化物半導體膜18及含有In或Ga的氧化物膜19。
            
[0102]下面，說明氧化物半導體膜18及含有In或Ga的氧化物膜19的形成方法。在柵極絕緣膜17上連續地形成成為氧化物半導體膜18的氧化物半導體膜、以及成為含有In或Ga的氧化物膜19的含有In或Ga的氧化物膜。接著，利用光刻工序在含有In或Ga的氧化物膜上形成掩模，然后使用該掩模對氧化物半導體膜及含有In或Ga的氧化物膜分別進行部分蝕刻，如圖4B所示那樣，形成位于柵極絕緣膜17上、且以與柵電極15的一部分重疊的方式與元件分離的多層膜20，該多層膜20包括氧化物半導體膜18及含有In或Ga的氧化物膜19。此后去除掩模。
            
[0103]成為氧化物半導體膜18的氧化物半導體膜、及成為含有In或Ga的氧化物膜19的含有In或Ga的氧化物膜可以利用濺射法、涂敷法、脈沖激光沉積法、激光燒蝕法等來形成。
            
[0104]在利用濺射法形成上述氧化物半導體膜及含有In或Ga的氧化物膜的情況下，作為用來生成等離子體的電源裝置，可以適當地使用RF電源裝置、AC電源裝置、DC電源裝置
            
坐寸o
            
[0105]作為濺射氣體，適當地使用稀有氣體(典型的是氬)、氧氣體、稀有氣體和氧的混合氣體。此外，當采用稀有氣體和氧的混合氣體時，優選提高氧對稀有氣體的比例。
            
[0106]另外，根據所形成的氧化物半導體膜及含有In或Ga的氧化物膜的組成而適當地選擇靶材即可。
            
[0107]另外，例如當利用濺射法形成氧化物半導體膜及含有In或Ga的氧化物膜時，通過將襯底溫度設定為150°C以上且500°C以下，優選設定為150°C以上且450°C以下，更優選設定為200°C以上且350°C以下，并在進行加熱的同時形成氧化物半導體膜及含有In或Ga的氧化物膜，可以形成后述的CAAC-OS膜。
            
[0108]氧化物半導體膜及含有In或Ga的氧化物膜不以簡單地層疊各膜的方式來形成，而是以形成連續接合(在此，特指在各膜之間傳導帶底的能量連續地變化的結構)的方式來形成。換而言之，采用在各膜之間的界面不存在雜質的疊層結構，該雜質會形成缺陷中心或再結合中心等缺陷能級或阻擋載流子的移動的勢壘。如果雜質混入被層疊的氧化物半導體膜與含有In或Ga的氧化物膜之間，則能帶則失去連續性，因此，載流子在界面被俘獲或者因再結合而消失。
            
[0109]為了形成連續接合，需要使用具備裝載閉鎖室的多室成膜裝置(濺射裝置)以使各膜不暴露于大氣中的方式連續地進行層疊。在濺射裝置的各處理室中，優選使用低溫泵等吸附式真空泵進行高真空抽氣(抽空到1\10、&至5\10_$&左右)以盡可能地去除對氧化物半導體膜來說是雜質的水等。或者，優選組合渦輪分子泵和冷阱來防止將氣體、尤其是包含碳或氫的氣體從抽氣系統倒流到處理室內。
            
[0110]為了獲得高純度本證的氧化物半導體膜，不僅需要對處理室進行高真空抽氣，而且需要使濺射氣體變得高純度。用作為濺射氣體的氧氣體或氬氣體，使用露點為-40°C以下，優選為-80°C以下，更優選為-100°C以下，進一步優選為_120°C以下的高純度氣體，由此能夠盡可能地防止水分等混入氧化物半導體膜。
            
[0111]在此，利用濺射法形成厚度為35nm的In-Ga-Zn氧化物膜(成膜時所用的濺射靶材的原子數比為In:Ga:Zn=l:l:l)以作為氧化物半導體膜，然后利用濺射法形成厚度為20nm的In-Ga-Zn氧化物膜(成膜時所用的濺射靶材的原子數比為In:Ga: Zn=1: 3:2)以作為含有In或Ga的氧化物膜。接著，在含有In或Ga的氧化物膜上形成掩模，并選擇性地分別對氧化物半導體膜及含有In或Ga的氧化物膜進行局部蝕刻，由此形成包括氧化物半導體膜18及含有In或Ga的氧化物膜19的多層膜20。
            
[0112]此后，也可以進行加熱處理。
            
[0113]接著，如圖4C所示，形成一對電極21、22。
            
[0114]以下示出了一對電極21、22的形成方法。首先，通過濺射法、CVD法、蒸鍍法等來形成導電膜。接著，通過光刻工序在該導電膜上形成掩模。接著，用該掩模對導電膜進行蝕刻以形成一對電極21、22。然后，去除掩模。
            
[0115]在此，通過濺射法依次層疊厚度為50nm的鎢膜、厚度為400nm的鋁膜及厚度為IOOnm的鈦膜。接著，通過光刻工序在鈦膜上形成掩模，用該掩模對鎢膜、鋁膜及鈦膜進行干蝕刻，由此形成一對電極21、22。
            
[0116]接著，如圖4D所示，在多層膜20及一對電極21、22上形成氧化物絕緣膜23。接著，在氧化物絕緣膜23上形成氧化物絕緣膜24。
            
[0117]優選的是，在形成氧化物絕緣膜23之后，在不暴露于大氣中的狀態下連續地形成氧化物絕緣膜24。在形成氧化物絕緣膜23之后，在不暴露于大氣中的狀態下，調節源氣體的流量、壓力、高頻功率和襯底溫度中的一個以上以連續地形成氧化物絕緣膜24，由此能夠在減少氧化物絕緣膜23與氧化物絕緣膜24之間的界面的大氣成分的雜質濃度的同時，能夠使包含于氧化物絕緣膜24中的氧移動到氧化物半導體膜18中，由此能夠減少氧化物半導體膜18的氧缺損量。
            
[0118]利用以下述條件可以形成氧化硅膜或氧氮化硅膜以作為氧化物絕緣膜23:在1800C以上且400°C以下，優選為200°C以上且370°C以下的溫度下保持設置在等離子體CVD裝置的抽成真空的處理室內的襯底，將源氣體導入處理室，將處理室內的壓力設定為20Pa以上且250Pa以下，優選設定為20Pa以上且低于lOOPa，或優選為IOOPa以上且250Pa以下，并對設置在處理室內的電極供應高頻功率。
            
[0119]作為氧化物絕緣膜23的源氣體，優選使用含有硅的沉積氣體及氧化性氣體。含有硅的沉積氣體的典型例子為硅烷、乙硅烷、丙硅烷、氟化硅烷等。氧化性氣體的例子為氧、臭
            
氧、一氧化二氮、二氧化氮等。
            
[0120]通過采用上述條件，可以形成使氧透過的氧化物絕緣膜作為氧化物絕緣膜23。另夕卜，通過設置含有In或Ga的氧化物膜19及氧化物絕緣膜23，在后續形成氧化物絕緣膜24的形成工序中，能夠降低對氧化物半導體膜18所造成的損傷。另外，通過將處理室的壓力設定為IOOPa以上且250Pa以下，氧化物絕緣膜23中的含水量下降，因此能夠在降低晶體管50的電特性偏差的同時，能夠抑制閾值電壓的變動。另外，通過將處理室的壓力設定為IOOPa以上且250Pa以下，當對氧化物絕緣膜23進行成膜時，能夠降低對包括氧化物半導體膜18的多層膜20所造成的損傷，因此能夠降低氧化物半導體膜18中的氧缺損量。尤其是，當提高氧化物絕緣膜23或者在后續形成的氧化物絕緣膜24的成膜溫度，典型的為高于220°C的溫度，此時，氧化物半導體膜18所包含的氧的一部分脫離，容易形成氧缺陷。另外，當為了提高晶體管的可靠性而采用用來降低在后面形成的氧化物絕緣膜24中的缺陷量的成膜條件時，氧的脫離量容易降低。其結果是，有時難以減少氧化物半導體膜18中的氧缺陷。然而，通過將處理室的壓力設定為IOOPa以上且250Pa以下，并降低在形成氧化物絕緣膜23時對氧化物半導體膜18所造成的損傷，即使從氧化物絕緣膜24脫離的氧量較低，也能夠減少氧化物半導體膜18中的氧缺陷。
            
[0121]另外，通過將氧化性氣體量設定為包含硅的沉積氣體量的100倍以上，能夠減少氧化物絕緣膜23中的含氫量。其結果是，能夠減少混入氧化物半導體膜18的含氫量，因此，能夠抑制晶體管的閾值電壓的負向漂移。
            
[0122]而且，通過以下述條件能夠形成氧化硅膜或氧氮化硅膜作為氧化物絕緣膜23:在3000C以上且400°C以下，優選為320°C以上且370°C以下的溫度下來保持設置在等離子體CVD裝置的抽成真空的處理室內的襯底，將源氣體導入處理室，將處理室內的壓力設定為20Pa以上且250Pa以下，并對設置在處理室內的電極供應高頻功率。
            
[0123]在該成膜條件下，通過將襯底溫度設定為上述溫度，硅與氧的結合力變強。因此，作為氧化物絕緣膜23，可以形成使氧透過、致密且硬的氧化物絕緣膜，典型的是，在25°C下使用0.5wt%氟酸時使蝕刻速度為IOnm/分以下，優選為8nm/分以下的氧化硅膜或氧氮化娃膜。
            
[0124]在此，作為氧化物絕緣膜23，在如下條件下利用等離子體CVD法來形成厚度為50nm的氧氮化娃膜:將流量為30sccm的娃燒及流量為4000sccm的一氧化二氮用作源氣體，處理室的壓力為200Pa，襯底溫度為220°C，使用27.12MHz的高頻電源將150W的高頻功率供應到平行平板電極。通過采用上述條件，能夠形成使氧透過的氧氮化硅膜。
            
[0125]通過以下述條件形成氧化硅膜或氧氮化硅膜以作為氧化物絕緣膜24:在180°C以上且260°C以下，優選為200°C以上且240°C以下的溫度下來保持設置在等離子體CVD裝置的抽成真空的處理室內的襯底，將源氣體導入處理室，將處理室內的壓力設定為IOOPa以上且250Pa以下，優選設定為IOOPa以上且200Pa以下，并對設置在處理室內的電極供應0.17ff/cm2以上且0.5ff/cm2以下，優選為0.25ff/cm2以上且0.35ff/cm2以下的高頻功率。
            
[0126]作為氧化物絕緣膜24的源氣體，優選使用包含硅的沉積氣體及氧化性氣體。包含硅的沉積氣體的典型例子為硅烷、乙硅烷、丙硅烷、氟化硅烷等。氧化性氣體的例子為氧、臭氧、一氧化二氮、二氧化氮等。
            
[0127]作為氧化物絕緣膜24的成膜條件，在上述壓力的處理室中供應具有上述功率密度的高頻功率，由此在等離子體中源氣體的分解效率得到提高，氧自由基增加，且源氣體的氧化進展，所以氧化物絕緣膜24中的含氧量多于化學計量組成。然而，在襯底溫度是上述溫度的情況下，由于硅與氧的結合力較低，因此，因加熱而使氧的一部分脫離。其結果是，能夠形成包含超過化學計量組成的氧、且因加熱而釋放氧的一部分的氧化物絕緣膜。此外，在多層膜20上設置有氧化物絕緣膜23。從而，在氧化物絕緣膜24的形成工序中，氧化物絕緣膜23用作多層膜20的保護膜。此外，含有In或Ga的氧化物膜19也用作氧化物半導體膜18的保護膜。其結果是，能夠在減少對氧化物半導體膜18所造成的損傷的同時，使用功率密度高的高頻功率來形成氧化物絕緣膜24。
            
[0128]另外，在氧化物絕緣膜24的成膜條件中，通過增加包含硅的沉積氣體對氧化性氣體的流量，可以降低氧化物絕緣膜24中的缺陷量。典型的是，能夠形成缺陷量較低的氧化物絕緣膜，其中通過ESR測量，在起因于硅的懸空鍵的g = 2.001處呈現的信號的自旋密度低于 6 X 1017spins/cm3,優選為 3 X 1017spins/cm3 以下，更優選為 1.5 X 1017spins/cm3 以下。由此能夠提高晶體管的可靠性。
            
[0129]在此，作為氧化物絕緣膜24，在如下條件下利用等離子體CVD法形成厚度為400nm的氧氮化硅膜:將流量為200sccm的硅烷及流量為4000sccm的一氧化二氮用作源氣體，處理室的壓力為200Pa，襯底溫度為220°C，使用27.12MHz的高頻電源將1500W的高頻功率供應到平行平板電極。另外，等離子體CVD裝置是電極面積為6000cm2的平行平板型等離子體CVD裝置，將所供應的功率的換算為每單位面積的功率(功率密度)為0.25W/cm2。
            
[0130]接著，進行加熱處理。將該加熱處理的溫度典型地設定為150°C以上且低于襯底的應變點，優選為200°C以上且450°C以下，更優選為300°C以上且450°C以下。
            
[0131]該加熱處理可以使用電爐、RTA裝置等來進行。通過使用RTA裝置，可限定于短時間內以在襯底的應變點以上的溫度下進行加熱處理。由此，可以縮短加熱處理時間。
            
[0132]加熱處理可以在氮、氧、超干燥空氣(含水量為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)的氣氛下進行。另外，上述氮、氧、超干燥空氣或稀有氣體優選不含有氫、水等。
            
[0133]通過該加熱處理，能夠將氧化物絕緣膜24中所含的氧的一部分移動到氧化物半導體膜18中以降低氧化物半導體膜18中的氧缺損量。
            
[0134]另外，當氧化物絕緣膜23及氧化物絕緣膜24包含水、氫等時，若在后續形成具有阻擋水、氫等的功能的氮化物絕緣膜25并進行加熱處理，則氧化物絕緣膜23及氧化物絕緣膜24所包含的水、氫等會移動到氧化物半導體膜18中，因此，在氧化物半導體膜18中產生缺陷。然而，通過進行上述加熱處理，能夠使氧化物絕緣膜23及氧化物絕緣膜24中所包含的水、氫等發生脫離，由此在能夠降低晶體管50的電特性偏差的同時，能夠抑制閾值電壓的變動。
            
[0135]另外，當在進行加熱的同時，在氧化物絕緣膜23上形成氧化物絕緣膜24時，可以將氧移動到氧化物半導體膜18中以減少氧化物半導體膜18中的氧缺陷，因此，不需要進行上述加熱處理。
            
[0136]在此，在氮及氧氣氛下，以350°C進行I小時的加熱處理。
            
[0137]另外，當形成一對電極21、22時，由于導電膜的蝕刻，多層膜20會受到損傷而在多層膜20的背溝道一側產生氧缺陷。然而，當在氧化物絕緣膜24中使用包含超過化學計量組成的氧的氧化物絕緣膜時，通過加熱處理能夠填補產生在該背溝道一側的氧缺陷。由此，能夠減少多層膜20中的缺陷，因此，能夠提高晶體管50的可靠性。
            
[0138]接著，利用濺射法、CVD法等來形成氮化物絕緣膜25。
            
[0139]當利用等離子體CVD法來形成氮化物絕緣膜25時，通過在300°C以上且400°C以下，優選為320°C以上且370°C以下的溫度下來保持設置在等離子體CVD裝置的抽成真空的處理室中的襯底，能夠形成致密的氮化物絕緣膜，所以是優選的。
            
[0140]當作為氮化物絕緣膜25利用等離子體CVD法來形成氮化硅膜時，優選使用包含硅的沉積氣體、氮及氨作為源氣體。通過在源氣體中使用少于氮的氨，在等離子體中氨發生解離而產生活性種。該活性種切斷包含硅的沉積氣體中所含的硅與氫的鍵合及氮的三鍵。其結果是，能夠促進硅與氮的鍵合，能夠形成硅與氫的鍵合較少、缺陷較少且致密的氮化硅膜。另一方面，通過在源氣體中使用多于氮的氨，包含硅的沉積氣體及氮各自的分解不進展，硅與氫的鍵合殘留，導致形成缺陷較多且不致密的氮化硅膜。由此，在源氣體中，優選氮對氨的流量比設定為5以上且50以下，優選為10以上且50以下。
            
[0141]在此，在如下條件下利用等離子體CVD法來形成厚度為50nm的氮化硅膜:在等離子體CVD裝置的處理室中，將流量為50SCCm的硅烷、流量為5000SCCm的氧以及流量為IOOsccm的氨用作為源氣體，將處理室的壓力設定為lOOPa，將襯底溫度設定為350°C，用27.12MHz的高頻電源對平行平板電極供應1000W的高頻功率。另外，等離子體CVD裝置是電極面積為6000cm2的平行平板型等離子體CVD裝置，所供應的功率的換算為每單位面積的功率(功率密度)為1.7X lOl/cm2。[0142]通過上述工序,能夠形成由氧化物絕緣膜23、氧化物絕緣膜24及氮化物絕緣膜25構成的保護膜26。
            
[0143]接著，也可以進行加熱處理。將該加熱處理的溫度典型地設定為150°C以上且低于襯底的應變點，優選為200°C以上且450°C以下，更優選為300°C以上且450°C以下。
            
[0144]通過上述工序,能夠制造晶體管50。
            
[0145]通過以與用作為溝道區的氧化物半導體膜重疊的方式來形成包含超過化學計量組成的氧的氧化物絕緣膜，能夠使該氧化物絕緣膜中的氧移動到氧化物半導體膜中。由此，能夠減少氧化物半導體膜中的氧缺損量。
            
[0146]尤其是，通過將在用作為溝道區的氧化物半導體膜與包含超過化學計量組成的氧的氧化物絕緣膜之間形成使氧透過的氧化物絕緣膜，當形成包含超過化學計量組成的氧的氧化物絕緣膜時，能夠抑制對該氧化物半導體膜造成損傷。由此，能夠減少氧化物半導體膜中的氧缺損量。
            
[0147]另外，通過在氧化物半導體膜上形成含有In或Ga的氧化物膜，當形成包含超過化學計量組成的氧的氧化物絕緣膜時，進一步能夠抑制對氧化物半導體膜造成損傷。而且，通過形成含有In或Ga的氧化物膜，能夠抑制形成在氧化物半導體膜上的絕緣膜，例如氧化物絕緣膜的構成元素混入氧化物半導體膜。
            
[0148]通過上述步驟，能夠獲得將使用了氧化物半導體膜的半導體裝置中的缺陷量降低的半導體裝置。另外，能夠獲得將使用了氧化物半導體膜的半導體裝置的電特性提高的半導體裝置。
            
[0149]〈變形例1>
            
  在本實施方式所示的晶體管50中，可以根據需要在襯底11與柵電極15之間設置基底絕緣膜。作為基底絕緣膜的材料，可以舉出氧化硅、氧氮化硅、氮化硅、氮氧化硅、氧化鎵、氧化鉿、氧化釔、氧化鋁、氧氮化鋁等。另外，作為基底絕緣膜的材料，通過使用氮化硅、氧化鎵、氧化鉿、氧化釔、氧化鋁等，可以抑制雜質、典型的為堿金屬、水、氫等從襯底11擴散到多層膜20中。
            
[0150]基底絕緣膜可以利用濺射法、CVD法等來形成。
            
[0151]〈變形例2>
            
  作為設置在本實施方式所示的晶體管50中的氧化物半導體膜18，通過使用雜質濃度較低且缺陷能級度較低的氧化物半導體膜，能夠制造電特性更優良的晶體管，所以是優選的。在此，將雜質濃度較低且缺陷能級密度較低(氧缺陷少)的狀態稱為高純度本征或實質上高純度本征。高純度本征或實質上高純度本征的氧化物半導體的載流子發生源較少，因此，有時可以具有較低的載流子密度。因此，將該氧化物半導體用于溝道區的晶體管很少具有閾值電壓為負的電特性(也稱為常導通特性)。此外，高純度本征或實質上高純度本征的氧化物半導體具有較低的缺陷能級密度，因此，具有較低的陷阱能級密度。因此，將該氧化物半導體用于溝道區的晶體管的電特性變動小，所以該晶體管具有較高的可靠性。此外，被氧化物半導體的陷阱能級所俘獲的電荷到被釋放為止所需的時間較長，有時會像固定電荷那樣動作。因此，將陷阱能級密度較高的氧化物半導體用于溝道區的晶體管的電特性有時會變得不穩定。雜質的例子為氫、氮、堿金屬或堿土金屬等。
            
[0152]氧化物半導體中所含的氫和與金屬原子鍵合的氧發生反應生成水，同時氧缺陷形成在發生氧脫離的晶格(或氧脫離的部分)。當氫進入該氧缺陷時，有時會生成作為載流子的電子。另外，當氫的一部分和與金屬原子鍵合的氧發生鍵合時，有時會生成作為載流子的電子。因此，使用了包含氫的氧化物半導體的晶體管容易具有常導通特性。
            
[0153]因此，優選盡量減少氧化物半導體膜18中的氫。具體而言，將利用二次離子質譜分析法(SIMS:Secondary 1n Mass Spectrometry)而得到的氧化物半導體膜18中的氫濃度設為 2 X 102Clatoms/cm3 以下，優選為 5 X 1019atoms/cm3 以下，更優選為 I X 1019atoms/cm3以下，進一步優選為5X 1018atoms/cm3以下,進一步優選為I X 1018atoms/cm3以下,進一步優選為5 X 1017atoms/cm3以下，再進一步優選為I X 1016atoms/cm3以下。
            
[0154]作為降低氧化物半導體膜18的氫濃度的方法，通過如圖4B所示那樣在形成具有氧化物半導體膜18及含有In或Ga的氧化物膜19的多層膜20之后，進行加熱處理，由此能夠降低氧化物半導體膜18的氫濃度。將該加熱處理的溫度典型地設定為150°C以上且低于襯底的應變點，優選為200°C以上且450°C以下，更優選為300°C以上且450°C以下。
            
[0155]另外，將通過二次離子質譜分析法而得到的氧化物半導體膜18中的堿金屬或者堿土金屬的濃度設定為I X 1018atoms/cm3以下,優選設定為2 X 1016atoms/cm3以下。堿金屬和堿土金屬有時會與氧化物半導體結合而生成載流子，導致晶體管的截止電流的增大。因此，優選降低氧化物半導體膜18中的堿金屬或者堿土金屬的濃度。
            
[0156]在柵極絕緣膜17的一部分設置氮化物絕緣膜，能夠降低氧化物半導體膜18中的堿金屬或者堿土金屬的濃度。
            
[0157]另外，當氧化物半導體膜18中包含氮時，生成作為載流子的電子，載流子密度增加而容易使氧化物半導體膜18被n型化。因此，使用了包含氮的氧化物半導體的晶體管容易具有常導通特性。因此，優選盡量減少該氧化物半導體膜中的氮。例如，氮濃度優選為5 X 1018atoms/cm3 以下。
            
[0158]如此，通過盡量減少雜質(氫、氮、堿金屬或堿土金屬等)來使氧化物半導體膜18高純度化，能夠抑制晶體管具有常導通特性，由此能夠使晶體管的截止電流極小。因此，能夠制造電特性良好的半導體裝置。此外，能夠制造可靠性較高的半導體裝置。
            
[0159]另外，根據各種實驗可以證明使用了被高純度化后的氧化物半導體膜的晶體管的截止電流較小。例如，即便是溝道寬度為I X IO6 ii m且溝道長度L為IOiim的元器件,源電極和漏電極之間的電壓(漏電壓)在IV至IOV的范圍內，也可以使截止電流為半導體參數分析儀的測量界限以下，即IXlO-13A以下。在此情況下，可知:用截止電流除以晶體管的溝道寬度所得到的數值為lOOzA/ym以下。此外，通過使用如下電路來進行截止電流的測量，在該電路中，使電容元件和晶體管連接，并由該晶體管來控制流入到電容元件的電荷或從電容元件流出的電荷。在該測量中，將被高純度化后的氧化物半導體膜的一部分用于上述晶體管的溝道區，并根據電容元件的每單位時間的電荷量的推移來測量該晶體管的截止電流。其結果是，當晶體管的源電極與漏電極之間的電壓為3V時，可以獲得更小的截止電流，即幾十yA/ym。由此，使用了被高純度化后的氧化物半導體膜的晶體管的截止電流很小。
            
[0160]〈變形例3>
            
  作為設置在本實施方式所示的晶體管50中的一對電極21、22，優選使用鎢、鈦、鋁、銅、鑰、鉻或鉭單體、或者其合金等容易與氧鍵合的導電材料。其結果是，多層膜20中所含的氧與一對電極21、22中的導電材料鍵合,氧缺陷區形成在多層膜20中。此外,也有形成一對電極21、22的導電材料的構成元素的一部分混入多層膜20的情況。其結果是，低電阻區形成在多層膜20中的與一對電極21、22相接的區域附近。圖5為圖1B所示的晶體管50的多層膜20的放大截面圖。
            
[0161]如圖5A所示，有時低電阻區28a、29a的大部分形成在含有In或Ga的氧化物膜19中。或者，如圖5B所示，有時低電阻區28b、29b形成在氧化物半導體膜18及含有In或Ga的氧化物膜19中。或者，如圖5C所示，有時低電阻區28c、29c以與柵極絕緣膜17相接的方式形成在氧化物半導體膜18及含有In或Ga的氧化物膜19中。該低電阻區28a至28c、29a至29c的導電性較高，因此，能夠降低多層膜20與一對電極21、22之間的接觸電阻，由此能夠增大晶體管的導通電流。
            
[0162]另外，一對電極21、22也可具有上述容易與氧鍵合的導電材料和氮化鈦、氮化鉭、釕等不容易與氧鍵合的導電材料的疊層結構。采用上述疊層結構，能夠防止在一對電極21、22與氧化物絕緣膜23之間的界面處產生一對電極21、22的氧化，由此能夠抑制一對電極21,22被高電阻化。
            
[0163]〈變形例4>
            
  在本實施方式所示的晶體管50的制造方法中，也可在形成一對電極21、22之后，進行洗滌處理來去除蝕刻殘渣。通過進行該洗滌處理，能夠抑制流過一對電極21與22之間的泄漏電流。該洗漆處理可以通過使用TMAH (Tetramethylammonium Hydroxide:四甲基氫氧化銨)溶液等堿性溶液、稀氫氟酸、草酸、磷酸等酸性的溶液進行。
            
[0164]〈變形例5>
            
  此外，在本實施方式所示的晶體管50的制造方法中，也可在形成一對電極21、22之后，將多層膜20暴露于產生在氧氣氛中的等離子體，來對氧化物半導體膜18及含有In或Ga的氧化物膜19供應氧。氧氣氛的例子為氧、臭氧、一氧化二氮、二氧化氮等的氣氛。而且，在該等離子體處理中，優選將多層膜20暴露于在對襯底11 一側不施加偏壓的狀態下產生的等離子體中。其結果是，能夠不使多層膜20受損傷，且能供應氧，可減少多層膜20中的氧缺損量。此外，通過蝕刻處理可以去除殘留在多層膜20的表面上的雜質，諸如氟、氯等鹵素等。
            
[0165]注意，本實施方式所示的結構、方法等可以與其他的實施方式及實施例所示的結構、方法等適當地組合并實施。
            
[0166]實施方式2
            
  在本實施方式中，參照附圖對包括與實施方式I相比能夠進一步降低氧化物半導體膜中的缺陷量的晶體管的半導體裝置進行說明。本實施方式所說明的晶體管與實施方式I之間的不同點在于，本實施方式所示的晶體管在柵極絕緣膜與氧化物半導體膜之間包括含有In或Ga的氧化物膜。
            
[0167]圖6示出了半導體裝置所包括的晶體管60的俯視圖及截面圖。圖6A為晶體管60的俯視圖，圖6B為圖6A的點劃線A-B之間的截面圖，圖6C為圖6A的點劃線C-D之間的截面圖。另外，在圖6A中，為了方便起見，省略襯底11、柵極絕緣膜17、氧化物絕緣膜23、氧化物絕緣膜24以及氮化物絕緣膜25等。
            
[0168]圖6所示的晶體管60包括設置在襯底11上的柵電極15。另外，在襯底11及柵電極15上形成有柵極絕緣膜17，還形成有隔著柵極絕緣膜17與柵電極15重疊的多層膜34、以及與多層膜34相接的一對電極21、22。另外，在柵極絕緣膜17、多層膜34及一對電極21、22上形成有由氧化物絕緣膜23、氧化物絕緣膜24及氮化物絕緣膜25構成的保護膜26。
            
[0169]在本實施方式所示的晶體管60中，多層膜34包括含有In或Ga的氧化物膜31、氧化物半導體膜32及含有In或Ga的氧化物膜33。另外，氧化物半導體膜32的一部分用作為溝道區。
            
[0170]另外，柵極絕緣膜17與含有In或Ga的氧化物膜31相接。換而言之，在柵極絕緣膜17與氧化物半導體膜32之間設置有含有In或Ga的氧化物膜31。
            
[0171]另外，含有In或Ga的氧化物膜33與氧化物絕緣膜23相接。換而言之，在氧化物半導體膜32與氧化物絕緣膜23之間設置有含有In或Ga的氧化物膜33。
            
[0172]含有In或Ga的氧化物膜31及含有In或Ga的氧化物膜33可適當地使用與實施方式I所示的含有In或Ga的氧化物膜19同樣的材料及方法來形成。
            
[0173]當含有In或Ga的氧化物膜31為In-M-Zn氧化物膜時，In與M的原子數比優選如下:In原子的比率低于SOatomic1^且M原子的比率為SOatomic1^以上，更優選如下:In原子的比率低于ZSatomic1^且M原子的比率為TSatomic1^以上。
            
[0174]當含有In或Ga的氧化物膜33為In-M-Zn氧化物膜時，In與M的原子數比優選如下:In原子的比率低于SOatomic1^且M原子的比率為SOatomic1^以上,更優選如下:In原子的比率低于ZSatomic1^ 且M原子的比率為TSatomic1^以上。
            
[0175]氧化物半導體膜32可適當地使用與實施方式I所示的氧化物半導體膜18同樣的材料及方法來形成。
            
[0176]在此，作為含有In或Ga的氧化物膜31，利用濺射法來形成厚度為30nm的In-Ga-Zn氧化物膜(成膜時所使用的派射祀材的原子數比為In:Ga:Zn = 1:6:4)。另外,作為氧化物半導體膜32，形成厚度為IOnm的In-Ga-Zn氧化物膜(成膜時所使用的濺射靶材的原子數比為In:Ga:Zn =1:1:1)。另外，作為含有In或Ga的氧化物膜33，形成厚度為IOnm的In-Ga-Zn氧化物膜(成膜時所使用的派射祀材的原子數比為In:Ga:Zn = 1:3:2)。
            
[0177]在此，參照圖7A，對圖6所示的晶體管60的多層膜34附近的沿著點劃線G-H的能帶結構進行說明，并且參照圖7B對晶體管60中的載流子的移動進行說明。
            
[0178]在圖7A所示的能帶結構中，例如，作為含有In或Ga的氧化物膜31，使用能隙為
            
3.8eV的In-Ga-Zn氧化物(成膜時所使用的派射祀材的原子數比為In:Ga:Zn = 1:6:4)。作為氧化物半導體膜32，使用能隙為3.2eV的In-Ga-Zn氧化物(成膜時所使用的濺射靶材的原子數比為In:Ga:Zn = 1:1:1)。作為含有In或Ga的氧化物膜33，使用能隙為3.5eV的In-Ga-Zn氧化物(成膜時所使用的派射祀材的原子數比為In:Ga:Zn = 1:3:2)。
            
[0179]含有In或Ga的氧化物膜31、氧化物半導體膜32及含有In或Ga的氧化物膜33的真空能級與價電子帶頂之間的能量差(也稱為電離電位)分別為7.8eV、7.9eV、8.0eV0
            
[0180]含有In或Ga的氧化物膜31、氧化物半導體膜32及含有In或Ga的氧化物膜33的真空能級與傳導帶底之間的能量差(也稱為電子親和勢)分別為4.0eV、4.7eV、4.5eV。
            
[0181]另外，將含有In或Ga的氧化物膜31的傳導帶底設為Ec_31，將氧化物半導體膜32的傳導帶底設為Ec_32，將含有In或Ga的氧化物膜33的傳導帶底設為Ec_33。另外，將柵極絕緣膜17的傳導帶底設為Ec_17，將氧化物絕緣膜23的傳導帶底設為Ec_23。[0182]如圖7A所示，在多層膜34中，在含有In或Ga的氧化物膜31與氧化物半導體膜32之間的界面附近的傳導帶底、以及氧化物半導體膜32與含有In或Ga的氧化物膜33之間的界面附近的傳導帶底連續地發生變化。換而言之，在含有In或Ga的氧化物膜31與氧化物半導體膜32之間的界面附近、以及氧化物半導體膜32與含有In或Ga的氧化物膜33之間的界面附近沒有勢壘，變化平緩。具有這種傳導帶底的結構可以被稱為U型井(U shapedwell)結構。由于含有In或Ga的氧化物膜31與氧化物半導體膜32之間、以及氧化物半導體膜32與含有In或Ga的氧化物膜33之間相互氧相互移動，因此形成為這種形狀。另外，在多層膜34中，氧化物半導體膜32的傳導帶底Ec_32的能量最低，因此該區域用作為溝道區。
            
[0183]在此，參照圖7B說明在晶體管60中作為載流子的電子如何移動。在圖7B中，虛線箭頭示出了氧化物半導體膜32中的電子的移動。
            
[0184]由于雜質及缺陷，陷阱能級36形成在柵極絕緣膜17與含有In或Ga的氧化物膜31之間的界面附近。同樣地，陷阱能級37形成在含有In或Ga的氧化物膜33與氧化物絕緣膜23之間的界面附近。如圖7B所示，在本實施方式所示的晶體管60中，在柵極絕緣膜17與氧化物半導體膜32之間設置有含有In或Ga的氧化物膜31，因此，氧化物半導體膜32和陷阱能級36之間有間隔。此外，在氧化物半導體膜32與氧化物絕緣膜23之間設置有含有In或Ga的氧化物膜33，因此，氧化物半導體膜32和陷阱能級37之間有間隔。
            
[0185]其結果是，在氧化物半導體膜32中移動的電子不容易被陷阱能級36、37俘獲，所以不僅能夠增大晶體管的導通電流，而且能夠提高場效應遷移率。另外，當電子被陷阱能級36、37俘獲時，該電子成為固定負電荷。其結果是，導致晶體管的閾值電壓發生變動。然而，當氧化物半導體膜32和陷阱能級36、37分別有間隔時，能夠抑制電子被陷阱能級36、37俘獲，從而能夠抑制閾值電壓的變動。
            
[0186]另外，當含有In或Ga的氧化物膜31與氧化物半導體膜32之間的界面附近的傳導帶底的能量差AE2、以及氧化物半導體膜32與含有In或Ga的氧化物膜33之間的傳導帶底能量差AE3分別較小時，在氧化物半導體膜32中移動的載流子會越過含有In或Ga的氧化物膜31的傳導帶底而被陷阱能級36俘獲，或者越過含有In或Ga的氧化物膜33的傳導帶底而被陷阱能級37俘獲。因此，將含有In或Ga的氧化物膜31的傳導帶底與氧化物半導體膜32的傳導帶底之間的能量差AE2、以及氧化物半導體膜32的傳導帶底與含有In或Ga的氧化物膜33的傳導帶底之間的能量差AE3都設定為0.1eV以上，優選為0.15eV以上。
            
[0187]另外，通過使氧化物半導體膜32與含有In或Ga的氧化物膜33之間的界面附近的能量差AE3小于含有In或Ga的氧化物膜31與氧化物半導體膜32之間的界面附近的能量差AE2，能夠降低氧化物半導體膜32與一對電極21、22之間的電阻，并且能夠降低被陷阱能級36俘獲的電子量，因此，不僅能夠增大晶體管的導通電流，而且能夠提高場效應遷移率。
            
[0188]此處，雖然能量差AE3小于能量差AE2，但是也可根據晶體管的電特性來適當地選擇含有In或Ga的氧化物膜31、氧化物半導體膜32、以及含有In或Ga的氧化物膜33的構成元素及組成，以使能量差AE3等于或大于能量差AE2。
            
[0189]另外，在多層膜34的背溝道一側(多層膜34中與相對于柵電極15的表面相反的表面)，隔著使氧透過的氧化物絕緣膜23來設置有包含超過化學計量組成的氧的氧化物絕緣膜24 (參照圖6)。因此，通過使包含超過化學計量組成的氧的氧化物絕緣膜24中所含的氧移動到多層膜34所包括的氧化物半導體膜32中，能夠減少該氧化物半導體膜32中的
            
氧缺損。
            
[0190]另外，雖然當進行用來形成一對電極21、22的蝕刻時，多層膜34受到損傷，氧缺損形成在多層膜34的背溝道一側，但是通過使用包含超過化學計量組成的氧的氧化物絕緣膜24中所含的氧，能夠填補該氧缺損。由此能夠提高晶體管60的可靠性。 [0191]如上所述，通過設置包括含有In或Ga的氧化物膜31、氧化物半導體膜32及含有In或Ga的氧化物膜33的多層膜34，并且在該多層膜34上隔著使氧透過的氧化物絕緣膜23來設置包含超過化學計量組成的氧的氧化物絕緣膜24，由此能夠減少多層膜34中的氧缺陷。另外，由于在柵極絕緣膜17與氧化物半導體膜32之間設置有含有In或Ga的氧化物膜31，并且在氧化物半導體膜32與氧化物絕緣膜23之間設置有含有In或Ga的氧化物膜33，因此，能夠降低含有In或Ga的氧化物膜31與氧化物半導體膜32之間的界面附近的硅或碳的濃度、氧化物半導體膜32中的硅或碳的濃度、或者含有In或Ga的氧化物膜33與氧化物半導體膜32之間的界面附近的硅或碳的濃度。其結果是，在多層膜34中，利用恒定光電流法所得到的吸收系數低于1\10_3/(^，優選低于1\10_4/(^，定域能級密度極低。
            
[0192]在具有這種結構的晶體管60中，因為包括氧化物半導體膜32的多層膜34中的缺陷極少，因此，能夠提高晶體管的電特性，典型的是能夠實現導通電流的增大及場效應遷移率的提高。另外，當進行應力測試的一個示例、即BT應力測試及光BT應力測試時，閾值電壓不發生變動、或者向負方向或向正方向的變動量為1.0V以下，優選為0.5V以下，因此，其可靠性較高。
            
[0193]〈變形例1>
            
  如圖6D及圖6E所示，也可使用包括含有In或Ga的氧化物膜31、氧化物半導體膜32、含有In或Ga的氧化物膜33以及含有In或Ga的氧化物膜35的多層膜34a，來代替本實施方式所示的圖6A至圖6C所示的多層膜34。另外，圖6D為圖6B所示的多層膜34附近的放大圖，圖6E為圖6C所示的多層膜34附近的放大圖。
            
[0194]含有In或Ga的氧化物膜35分別設置在含有In或Ga的氧化物膜31、氧化物半導體膜32及含有In或Ga的氧化物膜33的側面。換而言之，氧化物半導體膜32被含有In或Ga的氧化物膜所包圍。
            
[0195]含有In或Ga的氧化物膜35由與含有In或Ga的氧化物膜31、33同樣的金屬氧化物來形成。也就是說，由于含有In或Ga的氧化物膜35的帶隙大于氧化物半導體膜32，所以能夠抑制電子被多層膜34a與柵極絕緣膜17之間的界面附近的陷阱能級、或者多層膜34a與氧化物絕緣膜23之間的界面附近的陷阱能級所俘獲。由此，晶體管的可靠性得到提聞。
            
[0196]另外，在用來形成含有In或Ga的氧化物膜31、氧化物半導體膜32以及含有In或Ga的氧化物膜33的干蝕刻工序中產生反應生成物，并該反應生成物附著于含有In或Ga的氧化物膜31、氧化物半導體膜32及含有In或Ga的氧化物膜33的側面，由此形成含有In或Ga的氧化物膜35。干蝕刻的條件例如為使用三氯化硼氣體和氯氣體來作為蝕刻氣體，并施加電感稱合等離子體(ICP:1nductively Coupled Plasma)功率及襯底偏壓功率即可。[0197]〈變形例2>
            
  在本實施方式所示的晶體管60中，可適當地改變多層膜34及一對電極21、22的疊層結構。例如，作為變形例可采用圖8所示的晶體管65。
            
[0198]圖8A示出了晶體管65的俯視圖。圖8B示出了圖8A中的點劃線A-B之間的截面圖，圖8C示出了點劃線C-D之間的截面圖。另外，在圖8A中，為了方便起見，省略襯底11、柵極絕緣膜17、含有In或Ga的氧化物膜31、氧化物半導體膜32、保護膜26等。
            
[0199]晶體管65與晶體管60之間的不同點在于,在晶體管65中，一對電極21、22的一部分被氧化物半導體膜32以及含有In或Ga的氧化物膜33所包圍。具體而言，在晶體管65中，在含有In或Ga的氧化物膜31上設置有氧化物半導體膜32，在氧化物半導體膜32上設置有一對電極21、22，以與氧化物半導體膜32及一對電極21、22相接的方式設置有含有In或Ga的氧化物膜33。另外，晶體管65的其他構成要素的疊層結構與晶體管60相同。
            
[0200]由于晶體管65中的一對電極21、22與氧化物半導體膜32相接，因此，多層膜34與一對電極21、22之間的接觸電阻低于晶體管60，并且其導通電流高于晶體管60。
            
[0201]另外，由于晶體管65中的一對電極21、22與氧化物半導體膜32相接，因此，能夠使含有In或Ga的氧化物膜33變厚，而不增大多層膜34與一對電極21、22之間的接觸電阻。由此，能夠抑制因在形成保護膜26時等離子體損傷或者保護膜26的構成元素混入等產生的陷阱能級形成在氧化物半導體膜32與含有In或Ga的氧化物膜33之間的界面附近。換而言之，晶體管65能夠實現導通電流的增大及閾值電壓變動的抑制。
            
[0202]參照圖9對晶體管65的制造方法進行說明。首先，與圖4A同樣地，在襯底11上形成柵電極15及柵極絕緣膜17 (參照圖9A)。
            
[0203]接著，連續地形成成為含有In或Ga的氧化物膜31的含有In或Ga的氧化物膜44、以及成為氧化物半導體膜32的氧化物半導體膜45，然后，形成一對電極21、22 (參照圖9B)。含有In或Ga的氧化物膜44可適當地使用與實施方式I所示的含有In或Ga的氧化物膜19同樣的材料及方法來形成。氧化物半導體膜45可適當地使用與實施方式I所示的氧化物半導體膜18同樣的材料及方法來形成。另外，一對電極21、22可以利用與圖4C相同的方法來形成。一對電極21、22形成在氧化物半導體膜45上。
            
[0204]接著，以覆蓋成為氧化物半導體膜32的氧化物半導體膜45及一對電極21、22的方式來形成成為含有In或Ga的氧化物膜33的含有In或Ga的氧化物膜。含有In或Ga的該氧化物膜可適當地使用與實施方式I所示的含有In或Ga的氧化物膜19同樣的材料及方法來形成。
            
[0205]然后，分別對成為含有In或Ga的氧化物膜31的含有In或Ga的氧化物膜44、成為氧化物半導體膜32的氧化物半導體膜45、以及成為含有In或Ga的氧化物膜33的含有In或Ga的氧化物膜進行部分蝕刻，來形成多層膜34，該多層膜34包括含有In或Ga的氧化物膜31、氧化物半導體膜32以及含有In或Ga的氧化物膜33 (參照圖9C)。另外，關于上述蝕刻，可通過在成為含有In或Ga的氧化物膜33的含有In或Ga的氧化物膜上利用光刻工序來形成掩模，然后利用該掩模來實施。
            
[0206]接著，以覆蓋柵極絕緣膜17、多層膜34及一對電極21、22的方式來形成保護膜26。保護膜26可與實施方式I同樣地形成(參照圖9D)。另外，在晶體管65的制造方法中，適當地參照實施方式I進行加熱處理。[0207]另外，當進行用來形成一對電極21、22的蝕刻時，有時氧缺損等缺陷形成在成為氧化物半導體膜32的氧化物半導體膜中，由此導致載流子密度增大，所以優選在形成成為含有In或Ga的氧化物膜33的含有In或Ga的氧化物膜之前，將該氧化物半導體膜暴露于在氧氣氛下產生的等離子體中，來對該氧化物半導體膜供應氧。由此，在晶體管65中，能夠抑制陷阱能級形成氧化物半導體膜32與含有In或Ga的氧化物膜33之間的界面附近，從而能夠降低閾值電壓的變動。或者，在晶體管65中，能夠減少流過多層膜34中的氧化物半導體膜32的側面附近的泄漏電流，由此能夠抑制截止電流的增大。
            
[0208]另外，雖然當進行用來形成一對電極21、22的蝕刻時，多層膜34受到損傷，氧缺損形成在多層膜34的背溝道一側，但是通過使用包含超過化學計量組成的氧的氧化物絕緣膜24中所含的氧，能夠填補該氧缺損。由此能夠提高晶體管65的可靠性。
            
[0209]<變形例3>
            
  在本實施方式所示的晶體管60中，可適當地改變多層膜34及一對電極21、22的疊層結構。例如，作為變形例可以采用圖10所示的晶體管66。
            
[0210]圖1OA示出了晶體管66的俯視圖。圖1OB示出了圖1OA中的點劃線A-B之間的截面圖，圖1OC示出了點劃線C-D之間的截面圖。另外，在圖1OA中，為了方便起見，省略襯底11、柵極絕緣膜17、保護膜26等。
            
[0211]晶體管66與晶體管60之間的不同點在于，在晶體管66中，含有In或Ga的氧化物膜33設置在柵極絕緣膜17、一對電極21、22以及氧化物半導體膜32上。具體而言，在晶體管66中，在含有In或Ga的氧化物膜31上設置有氧化物半導體膜32，以覆蓋含有In或Ga的氧化物膜31及氧化物半導體膜32的方式設置有一對電極21、22，以覆蓋含有In或Ga的氧化物膜31、氧化物半導體膜32以及一對電極21、22的方式設置有含有In或Ga的氧化物膜33。另外，晶體管66的其他構成要素的疊層結構與晶體管60相同。
            
[0212]由于晶體管66中的一對電極21、22與氧化物半導體膜32相接的面積大于晶體管60，因此，多層膜34與一對電極21、22之間的接觸電阻較低，并且其導通電流大于晶體管60。
            
[0213]另外，由于晶體管66中的一對電極21、22與氧化物半導體膜32接觸的面積較大，因此，能夠使含有In或Ga的氧化物膜33增大，而不增大多層膜34與一對電極21、22之間的接觸電阻。由此，能夠抑制由形成保護膜26時的等離子體損傷或者保護膜26的構成元素的混入等而產生的陷阱能級形成在氧化物半導體膜32與含有In或Ga的氧化物膜33之間的界面附近。換而言之，晶體管66能夠實現導通電流的增大及閾值電壓變動的抑制。
            
[0214]參照圖11對晶體管66的制造方法進行說明。首先，與圖4A同樣地，在襯底11上形成柵電極及柵極絕緣膜17 (參照圖11A)。
            
[0215]接著，連續地形成成為含有In或Ga的氧化物膜31的含有In或Ga的氧化物膜、以及成為氧化物半導體膜32的氧化物半導體膜，然后，在該氧化物半導體膜上利用光刻工序設置掩模，用該掩模進行蝕刻來形成含有In或Ga的氧化物膜31以及氧化物半導體膜32。之后，以覆蓋含有In或Ga的氧化物膜31以及氧化物半導體膜32的端部的方式來形成一對電極21、22 (參照圖11B)。含有In或Ga的氧化物膜可適當地使用與實施方式I所示的含有In或Ga的氧化物膜19同樣的材料及方法來形成。氧化物半導體膜可適當地使用與實施方式I所示的氧化物半導體膜18同樣的材料及方法來形成。另外，一對電極21、22可利用與圖4C同樣的方法來形成。
            
[0216]接著，以覆蓋氧化物半導體膜32及一對電極21、22的方式來形成含有In或Ga的氧化物膜33，由此形成多層膜34(參照圖11C)。含有In或Ga的氧化物膜可適當地使用與實施方式I所示的含有In或Ga的氧化物膜19同樣的材料及方法來形成。另外，如圖SB所示，既可以使用利用光刻工序等形成的掩模對含有In或Ga的氧化物膜33進行蝕刻，又可以不進行加工。
            
[0217]接著，在柵極絕緣膜17以及含有In或Ga的氧化物膜33上形成保護膜26。保護膜26可與實施方式I同樣地形成(參照圖11D)。另外，在晶體管66的制造方法中，適當地參照實施方式I進行加熱處理。
            
[0218]另外，當進行用來形成含有In或Ga的氧化物膜31以及氧化物半導體膜32的蝕刻時，有時氧缺損等缺陷形成在氧化物半導體膜32的側面，由此載流子密度增大。此外，當進行用來形成一對電極21、22的蝕刻時，有時氧缺損等缺陷形成在氧化物半導體膜32的表面，由此載流子密度增大。因此，優選在形成含有In或Ga的氧化物膜31以及氧化物半導體膜32之后和/或在形成一對電極21、22之后，將氧化物半導體膜32暴露于在氧氣氛下產生的等離子體中，來對氧化物半導體膜32供應氧。
            
[0219]另外，雖然當進行用來形成一對電極21、22的蝕刻時，多層膜34受到損傷，氧缺損形成在多層膜34的背溝道一側，但是通過使用包含超過化學計量組成的氧的氧化物絕緣膜24中所含的氧，能夠填補該氧缺損。由此能夠提高晶體管66的可靠性。
            
[0220]由此，在晶體管66中，能夠抑制陷阱能級形成氧化物半導體膜32的側面、以及氧化物半導體膜32與含有In或Ga的氧化物膜33之間的界面附近，由此能夠抑制閾值電壓的變動。
            
[0221]另外，在晶體管66中，含有In或Ga的氧化物膜33以覆蓋含有In或Ga的氧化物膜31以及氧化物半導體膜32的側面(溝道長度方向的側面)的方式來進行設置(參照圖10C)。因此，能夠減少流過氧化物半導體膜32的側面的泄漏電流，能夠抑制截止電流的增大。
            
[0222]另外，當形成含有In或Ga的氧化物膜31以及氧化物半導體膜32 (參照圖10B)時，在形成氧化物半導體膜32之后的用來形成含有In或Ga的氧化物膜31的蝕刻工序中，有時反應生成物附著于含有In或Ga的氧化物膜31以及氧化物半導體膜32的側面，由此形成含有In或Ga的氧化物膜(相當于圖6D所示的含有In或Ga的氧化物膜35)。在該情況下，并且含有In或Ga的氧化物膜33還覆蓋該含有In或Ga的氧化物膜，含有In或Ga的該氧化物膜覆蓋氧化物半導體膜32的側面。
            
[0223]<變形例4>
            
  在本實施方式所示的晶體管60中，可適當地改變多層膜34以及一對電極21、22的疊層結構。例如，作為變形例可以采用圖12所示的晶體管67。
            
[0224]圖12A示出了晶體管67的俯視圖。圖12B示出了圖12A中的點劃線A-B之間的截面圖，圖12C示出了點劃線C-D之間的截面圖。另外，在圖12A中，為了方便起見，省略襯底11、柵極絕緣膜17、保護膜26等。
            
[0225]在晶體管67中，圖1OB所示的晶體管66的含有In或Ga的氧化物膜33以覆蓋一對電極21、22的方式進行設置，并且含有In或Ga的氧化物膜33的端部位于一對電極21、22上。另外，晶體管67的其他構成要素的疊層結構與晶體管66相同。
            
[0226]如圖12C所示，在晶體管67中，含有In或Ga的氧化物膜33以覆蓋含有In或Ga的氧化物膜31以及氧化物半導體膜32側面的方式，設置在與溝道寬度方向交叉的側面。因此，能夠減少流過氧化物半導體膜32的側面的泄漏電流，能夠抑制截止電流的增大。
            
[0227]另外，本實施方式所示的結構、方法等可以與其他的實施方式及實施例所示的結構、方法等適當地組合而實施。
            
[0228]實施方式3
            
  在本實施方式中，參照圖13對具有與實施方式I及實施方式2不同結構的晶體管進行說明。本實施方式所示的晶體管70包括隔著氧化物半導體膜而對置的多個柵電極。
            
[0229]圖13所示的晶體管70包括設置在襯底11上的柵電極15。另外，在襯底11及柵電極15上形成有柵極絕緣膜17，還形成有隔著柵極絕緣膜17與柵電極15重疊的多層膜
            
20、以及與多層膜20相接的一對電極21、22。另外，多層膜20包括氧化物半導體膜18以及含有In或Ga的氧化物膜19。另外，在柵極絕緣膜17、多層膜20以及一對電極21、22上形成有由氧化物絕緣膜23、氧化物絕緣膜24以及氮化物絕緣膜25所構成的保護膜26。另夕卜，還設置有隔著保護膜26與多層膜20重疊的柵電極61。
            
[0230]柵電極61可與實施方式I所示的柵電極15同樣地形成。
            
[0231]本實施方式所示的晶體管70包括隔著多層膜20而對置的柵電極15及柵電極61。通過對柵電極15及柵電極61施加彼此不同的電位，能夠控制晶體管70的閾值電壓。
            
[0232]另外，通過設置包括降低氧缺損量后的氧化物半導體膜18的多層膜20，能夠提高晶體管的電特性。另外，能夠制造閾值電壓的變動量較少且可靠性較高的晶體管。
            
[0233]雖然上述實施方式所公開的氧化物半導體膜可利用濺射法來形成，但是也可利用熱CVD法等其他方法來形成。作為熱CVD法的例子，可以舉出MOCVD (MetalOrganic Chemical Vapor Deposition:有機金屬化學氣相沉積)法或 ALD (Atomic LayerDeposition:原子層沉積)法。
            
[0234]由于熱CVD法是不使用等離子體的成膜方法，因此，具有不產生因等離子體損傷所引起的缺陷的優點。
            
[0235]可以以如下方法進行利用熱CVD法的成膜:將處理室內的壓力設定為大氣壓或減壓，將源氣體及氧化劑同時供應到處理室內，使其在襯底附近或在襯底上發生反應。
            
[0236]另外，可以以如下方法進行利用ALD法的成膜:將處理室內設定為大氣壓或減壓，將用于反應的源氣體依次導入處理室，并且按氣體的導入順序反復地進行導入。例如，通過切換各個開關閥(也稱為高速閥)來將兩種以上的源氣體依次供應到處理室內。為了防止多種源氣體混合，例如，在導入第一源氣體的同時或之后導入惰性氣體(氬或氮等)等，然后導入第二源氣體。注意，當同時導入惰性氣體時，惰性氣體用作為載流子氣體，另外，可以在導入第二源氣體的同時也導入惰性氣體。另外，也可利用真空抽氣來排出第一源氣體，以代替惰性氣體的導入，然后導入第二源氣體。第一源氣體附著到襯底表面以形成第一單原子層，之后導入的第二源氣體與該第一單原子層起反應，由此第二單原子層層疊在第一單原子層上以形成薄膜。控制該氣體的導入順序，同時反復多次地導入氣體直到獲得所希望的厚度為止，由此可形成臺階覆蓋性良好的薄膜。由于薄膜的厚度可根據按氣體導入順序反復導入氣體的次數來進行調節，因此，ALD法可以準確地調節厚度以適用于形成微型FET。[0237]利用MOCVD法或ALD法等熱CVD法可以形成以上所記載的實施方式所公開的氧化物半導體膜，例如，當利用MOCVD法形成InGaZnOx (X > 0)膜時，使用三甲基銦、三甲基鎵、以及二乙基鋅。另外，三甲基銦的化學式為(CH3)3In15另外，三甲基鎵的化學式為(CH3)3Ga15另外，二乙基鋅的化學式為(CH3)2Zru另外，不局限于上述組合，也可以使用三乙基鎵(化學式為(C2H5)3Ga)來代替三甲基鎵，使用二甲基鋅(化學式為(C2H5)2Zn)來代替二乙基鋅。
            
[0238]例如，在使用利用ALD的成膜裝置來形成氧化物半導體膜如InGaZnOx (X > 0)膜時，依次反復導入In (CH3) 3氣體和O3氣體以形成InO2層,然后同時導入Ga (CH3)3氣體和O3氣體以形成GaO層，之后同時導入Zn (CH3) 2氣體和O3氣體以形成ZnO層。另外，這些層的順序不局限于上述例子。此外，也可以混合這些氣體來形成混合化合物層如InGaO2層、InZnO2層、GaInO層、ZnInO層、GaZnO層等。再者，雖然也可以使用利用Ar等惰性氣體進行鼓泡而得到的H2O氣體來代替O3氣體，但是優選使用不包含H的O3氣體。另外，也可以使用In (C2H5)3氣體來代替In (CH3)3氣體。此外，也可以使用Ga (C2H5) 3氣體代替Ga(CH3)3氣體。還可以使用In (C2H5)3氣體代替In (CH3)3氣體。另外，也可以使用Zn (CH3)2氣體。
            
[0239]另外，本實施方式所示的結構、方法等可以與其他的實施方式及實施例所示的結構、方法等適當地組合而實施。
            
[0240]實施方式4
            
  在本實施方式中，對能夠用于包含在上述實施方式所示的半導體裝置中的晶體管的氧化物半導體膜的一個方式進行說明。
            
[0241]氧化物半導體膜可以使用非晶氧化物半導體、單晶氧化物半導體、以及多晶氧化物半導體。另外，氧化物半導體膜也可以由包括結晶部的氧化物半導體(CAAC-OS:C AxisAligned Crystalline Oxide Semiconductor:C軸對齊的結晶氧化物半導體)構成。
            
[0242]CAAC-OS膜是包含多個結晶部的氧化物半導體膜之一，大部分的結晶部的尺寸為能夠容納于一邊短于IOOnm的立方體內的尺寸。因此，有時包括在CAAC-OS膜中的結晶部的尺寸為能夠容納于一邊短于10nm、短于5nm或短于3nm的立方體內的尺寸。CAAC-0S膜的缺陷能級密度低于微晶氧化物半導體膜。下面，對CAAC-OS膜進行詳細的說明。
            
[0243]在利用透射電子顯微鏡(TEM!Transmission Electron Microscope)來觀察CAAC-OS膜時，觀察不到結晶部與結晶部之間的明確的邊界、即晶界(也稱為grainboundary)。因此，在CAAC-OS膜中，不容易發生起因于晶界的電子遷移率的降低。
            
[0244]在利用TEM從大致平行于樣品面的方向觀察CAAC-OS膜_面TEM圖像)時，可知在結晶部中金屬原子排列為層狀。金屬原子的各層具有反映形成CAAC-OS膜的面(也稱為被形成面)或CAAC-OS膜的頂面的凸凹的形狀，并以平行于CAAC-OS膜的被形成面或頂面的方式進行排列。
            
[0245]另一方面，在利用TEM從大致垂直于樣品面的方向觀察CAAC-OS膜(平面TEM圖像)時，可知在結晶部中金屬原子排列為三角形狀或六角形狀。但是，在不同的結晶部之間，金屬原子的排列沒有規律性。
            
[0246]由截面TEM圖像及平面TEM圖像可知，CAAC-OS膜的結晶部具有取向性。
            
[0247]使用X射線衍射(XRD:X-Ray Diffraction)裝置對CAAC-0S膜進行結構分析。例如，當利用out-of-plane法來分析包括InGaZnO4結晶的CAAC-OS膜時，在衍射角(2 0 )為31°附近時常出現峰值。由于該峰值來源于InGaZnO4結晶的(009)面，由此可知CAAC-OS膜中的結晶具有c軸取向性，并且c軸朝向大致垂直于CAAC-OS膜的被形成面或頂面的方向。
            
[0248]另一方面，當利用從大致垂直于c軸的方向使X線入射到樣品的in-plane法來分析CAAC-OS膜時，在2 Θ為56°附近時常出現峰值。該峰值來源于InGaZnO4結晶的(110)面。當該樣品是InGaZnO4的單晶氧化物半導體膜時，將2 Θ固定在56°附近，并在以樣品面的法線向量作為軸(φ軸)以旋轉樣品，在此條件下進行分析(φ掃描)，觀察到六個峰值，該六個峰值來源于與(110)面等價的結晶面。與此相對地，當該樣品是CAAC-OS膜時，即使在將2Θ固定在56°附近的狀態下來進行φ掃描，也不能觀察到明確的峰值。
            
[0249]由上述結果可知，在CAAC-OS膜中，雖然a軸及b軸的方向在結晶部之間不同，但是該CAAC-OS膜具有c軸取向，且c軸都朝向平行于被形成面或頂面的法線向量的方向。因此，在上述對截面TEM的觀察中，觀察到的排列為層狀的金屬原子的各層相當于與結晶的ab面平行的面。
            
[0250]另外，在形成CAAC-OS膜或進行加熱處理等晶化處理時，形成結晶部。如上所述，結晶的c軸朝向平行于CAAC-OS膜的被形成面或頂面的法線向量的方向。由此，例如，當CAAC-OS膜的形狀因蝕刻等而發生改變時，可能會使結晶的c軸不平行于CAAC-OS膜的被形成面或頂面的法線向量。
            
[0251]此外，CAAC-OS膜中的晶化度不一定是均勻的。例如，當CAAC-OS膜的結晶部由CAAC-OS膜的頂面近旁的結晶成長而形成時，有時頂面附近區域的晶化度高于被形成面附近區域的晶化度。另外，當對CAAC-OS膜添加雜質時，被添加了雜質的區域的晶化度發生改變，所以有時會在局部形成晶化度不同的區域。
            
[0252]另夕卜，當利用out-of-plane法來分析包括InGaZnO4結晶的CAAC-0S膜時，除了在2 Θ為31°附近的峰值之外，有時還在2 Θ為36°附近也觀察到峰值。2 Θ為36°附近的峰值意味著CAAC-OS膜的一部分中含有不具有c軸取向的結晶。優選的是，在CAAC-OS膜中，在2Θ為31°附近時出現峰值，而在2 Θ為36°附近時不出現峰值。
            
[0253]作為CAAC-OS膜的形成方法，可以舉出如下三個方法。
            
[0254]第一個方法是:將成膜溫度設定在150°C以上且500°C以下，優選為150°C以上且450°C以下，更優選為200°C以上且350°C以下，形成氧化物半導體膜，由此包括在氧化物半導體膜中的結晶部的c軸在平行于被形成面的法線向量或表面的法線向量的方向上一致。
            
[0255]第二個方法是:在以薄厚度形成氧化物半導體膜之后，進行200°C以上且700°C以下的加熱處理，由此包括在氧化物半導體膜中的結晶部的c軸在平行于被形成面的法線向量或表面的法線向量的方向上一致。
            
[0256]第三個方法是:在以薄厚度形成第一層氧化物半導體膜之后，進行200°C以上且700°C以下的加熱處理，再形成第二層氧化物半導體膜，由此包括在氧化物半導體膜中的結晶部的c軸在平行于被形成面的法線向量或表面的法線向量的方向上一致。
            
[0257]在CAAC-OS用于氧化物半導體膜的晶體管中，因照射可見光或紫外光而產生的電特性變動較小。因此，CAAC-OS用于氧化物半導體膜的晶體管具有較高的可靠性。
            
[0258]另外，例如使用多晶的氧化物半導體濺射靶材，利用濺射法來形成CAAC-0S。當離子碰撞到該濺射靶材時，有時包含在濺射靶材中的結晶區域沿著a-b面劈開，具有平行于a-b面的面的平板狀或顆粒狀的濺射粒子有時會剝離。此時，通過使該平板狀或顆粒狀的濺射粒子在保持為結晶狀態的情況下達到被形成面，可形成CAAC-OS。
            
[0259]另外，為了形成CAAC-OS，優選應用如下條件。
            
[0260]通過抑制成膜時的雜質混入，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、二氧化碳以及氮等)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。
            
[0261]另外，通過提高成膜時的被形成面的加熱溫度(例如，襯底加熱溫度)，在濺射粒子到達被形成面之后，發生濺射粒子的遷移。具體而言，在將被形成面的溫度設定為100°c以上且740°C以下，優選為200°C以上且500°C以下的狀態下進行成膜。通過提高成膜時的被形成面的溫度，當平板狀或顆粒狀的濺射粒子到達被形成面時，在被形成面上發生遷移，濺射粒子的平坦的面附著到被形成面。
            
[0262]另外，優選通過提高成膜氣體中的氧比例，并對電力進行最優化，由此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，優選設定為100vol.%。
            
[0263]以下，作為濺射靶材的一個例子，示出了 In-Ga-Zn類化合物靶材。
            
[0264]將InOx粉末、GaOy粉末及ZnOz粉末以規定的摩爾數比進行混合，在進行加壓處理之后，在1000°C以上且1500°c以下的溫度下進行加熱處理，由此得到作為多晶的In-Ga-Zn類化合物靶材。另外，上述加壓處理可以在冷卻(或放冷)的同時、或在加熱的同時進行。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、3:1:2、1:3:2、1:6:4 或 1:9:6。另外，粉末的種類、以及混合時的摩爾數比可根據所制造的濺射靶材而適當地進行改變。
            
[0265]另外，本實施方式所示的結構、方法等可以與其他實施方式及實施例所示的結構、方法等適當地組合而實施。
            
[0266]實施方式5
            
 通過使用在上述實施方式中示出一個例子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整個部分形成在與像素部相同的襯底上，可以形成系統整合型面板(system-on-panel )。在本實施方式中，參照圖14至圖15來說明使用了在上述實施方式中示出一個例子的晶體管的顯示裝置的例子。注意，圖15A和圖15B是示出沿著圖14B中的M-N的點劃線的截面結構的截面圖。
            
[0267]在圖14A中，以圍繞設置在第一襯底901上的像素部902的方式設置有密封劑905，并且，使用第二襯底906進行密封。在圖14A中，在第一襯底901上的與被密封劑905圍繞的區域不同的區域中，安裝有使用單晶半導體或多晶半導體形成在另行準備的襯底上的信號線驅動電路903和掃描線驅動電路904。此外，供應給信號線驅動電路903、掃描線驅動電路904或者像素部902的各種信號及電位由FPC (Flexible printed circuit:柔性印刷電路)918來供應。
            
[0268]在圖14B和圖14C中，以圍繞設置在第一襯底901上的像素部902和掃描線驅動電路904的方式設置有密封劑905。此外，在像素部902和掃描線驅動電路904上設置有第二襯底906。因此，像素部902和掃描線驅動電路904與顯示元件一起被第一襯底901、密封劑905以及第二襯底906密封。在圖14B和圖14C中，在第一襯底901上的與被密封劑905圍繞的區域不同的區域中，安裝有使用單晶半導體或多晶半導體形成在另行準備的襯底上的信號線驅動電路903。在圖14B和圖14C中，供應給信號線驅動電路903、掃描線驅動電路904或者像素部902的各種信號及電位由FPC918來供應。
            
[0269]此外，圖14B和圖14C示出了另行形成信號線驅動電路903并將其安裝到第一襯底901的示例，但是并不局限于該結構。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。
            
[0270]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COG (ChipOn Glass,玻璃覆晶封裝)方法、引線鍵合方法、或者TAB(Tape Automated Bonding,卷帶式自動接合)方法等。圖14A是利用COG方法來安裝信號線驅動電路903和掃描線驅動電路904的示例，圖14B是利用COG方法來安裝信號線驅動電路903的示例，圖14C是利用TAB方法來安裝信號線驅動電路903的示例。
            
[0271]此外，顯示裝置包括密封有顯示元件的面板和在該面板中安裝有包括控制器的IC等的1?塊。
            
[0272]另外，本說明書中的顯示裝置是指圖像顯示裝置或光源(包括照明裝置)。另外，顯示裝置還包括:安裝有連接器諸如FPC或TCP的模塊；在TCP的端部上設置有印刷布線板的模塊；利用COG方式將IC (集成電路)直接安裝到顯示元件的模塊。 
            
[0273]此外，設置在第一襯底上的像素部及掃描線驅動電路包括多個晶體管，可應用上述實施方式所示的晶體管。
            
[0274]作為設置在顯示裝置中的顯示元件，可使用液晶元件(也稱為液晶顯示元件)、發光元件(也稱為發光顯示元件)。對于發光元件，將由電流或電壓來控制亮度的元件包括在其范疇內，具體而言，包括無機EL (Electro Luminescence ;電致發光)元件、有機EL元件等。此外，也可應用電子墨水等因電作用而改變對比度的顯示媒介。圖15A示出了使用液晶元件來作為顯示元件的液晶顯示裝置的示例，圖15B示出了使用發光元件來作為顯示元件的發光顯示裝置的示例。
            
[0275]如圖15A和圖15B所示，顯示裝置包括連接端子電極915及端子電極916，并且，連接端子電極915及端子電極916通過各向異性導電劑919而電連接到FPC918所包括的端子。
            
[0276]連接端子電極915由與第一電極930相同的導電膜來形成，并且，端子電極916由與晶體管910及晶體管911的一對電極相同的導電膜來形成。
            
[0277]此外，設置在第一襯底901上的像素部902和掃描線驅動電路904包括多個晶體管，在圖15A和圖15B中示出了像素部902所包括的晶體管910和掃描線驅動電路904所包括的晶體管911。在圖15A中，在晶體管910及晶體管911上設置有絕緣膜924，在圖15B中，在絕緣膜924上還設置有平坦化膜921。另外，在晶體管910及晶體管911中，包含氧化物半導體膜的多層膜926可適當地使用實施方式I所示的包含氧化物半導體膜的多層膜
            
20、或實施方式2所示的包含氧化物半導體膜的多層膜34。絕緣膜924可適當地使用實施方式I所示的保護膜26。絕緣膜923是用作基底膜的絕緣膜。
            
[0278]在本實施方式中，作為晶體管910及晶體管911可使用上述實施方式所示的晶體管。通過將實施方式I至實施方式3中的任一個所示的晶體管用作晶體管910及晶體管911,可制造聞顯不品質的顯不裝直。
            
[0279]此外，圖15B示出了在平坦化膜921上的與驅動電路用晶體管911的多層膜926的溝道區重疊的位置設置有導電膜917的示例。在本實施方式中，由與第一電極930相同的導電膜來形成導電膜917。通過將導電膜917設置在與多層膜926的溝道區重疊的位置，可進一步減少BT應力測試前后的晶體管911的閾值電壓的變動量。此外，導電膜917的電位既可以與晶體管911的柵電極的電位相同，也可以不同，并且，還可以將導電膜用作第二柵電極。此外，導電膜917的電位也可以為GND、0V、浮動狀態、或與驅動電路的最低電位(Vss，例如以源電極的電位為標準時的源電極的電位)相同的電位或與其相等的電位。
            
[0280]此外，導電膜917還具有遮蔽外部的電場的功能。就是說，導電膜917還具有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)。利用導電膜917的遮蔽功能，可以防止由于靜電等外部電場的影響而使晶體管的電特性發生變動。導電膜917可以用于上述實施方式所示的任何晶體管。
            
[0281]設置在像素部902中的晶體管910電連接到顯示元件以構成顯示面板。只要可以進行顯示就對顯示元件沒有特別的限制，可以使用各種各樣的顯示元件。
            
[0282]在圖15A中，作為顯示元件的液晶元件913包括第一電極930、第二電極931以及液晶層908。另外，以夾持液晶層908的方式設置有用作取向膜的絕緣膜932及絕緣膜933。此外，第二電極931設置在第二襯底906 —側，并且第一電極930隔著液晶層908與第二電極931重疊。
            
[0283]此外，間隔物935是通過對絕緣膜選擇性地進行蝕刻而得到的柱狀間隔物，且是為了控制第一電極930與第二電極931之間的間隔(單元間隙)而設置的。另外，也可以使用球狀間隔物。
            
[0284]當使用液晶元件來作為顯示元件時，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。這些液晶材料根據條件呈現出膽甾相、近晶相、立方相、手向列相、各向同性相等。
            
[0285]另外，也可以采用不使用取向膜的呈現藍相的液晶。藍相是液晶相中之一種，當使膽甾相液晶的溫度升高時，在即將由膽留相轉變成各向同性相之前呈現為藍相。由于藍相只出現在較窄的溫度范圍內，所以為了改善溫度范圍而將混合手性試劑的液晶組成物用于液晶層。由于包括呈現藍相的液晶和手性試劑的液晶組成物的響應時間較短，為Imsec以下，并且因為它具有光學各向同性，所以不需要取向處理且視角依賴性較低。另外，因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破壞，由此可以降低制造工序中的液晶顯示裝置的不良和破損。因此，可以提高液晶顯示裝置的生產率。
            
[0286]第一襯底901和第二襯底906被密封劑925固定。作為密封劑925，可以使用熱固化樹脂、光固化樹脂等有機樹脂。
            
[0287]另外，上述實施方式中使用的包含氧化物半導體膜的晶體管具有優良的開關特性。另外，由于能夠得到較高的場效應遷移率，因此能夠進行高速驅動。由此，通過在具有顯示功能的半導體裝置的像素部中使用上述晶體管，可提供高品質的圖像。另外，因為該晶體管可在同一襯底上獨立地制造驅動電路及像素部，所以可縮減半導體裝置的部件數量。
            
[0288]考慮到配置在像素部中的晶體管的泄漏電流等，將設置在液晶顯示裝置中的存儲電容器的大小設定為能夠在指定期間中保存電荷。通過使用包括高純度的氧化物半導體膜的晶體管，由于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已足夠，所以可提高像素的開口率。[0289]此外，在顯示裝置中，適當地設置黑矩陣(遮光膜)、偏振構件、相位差構件、抗反射構件等光學構件(光學襯底)等。例如，也可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，也可使用背光燈、側光燈等。
            
[0290]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)等中的一種以上的顏色。另外，也可以按每個顏色因素的點使其顯示區的大小不同。但是，本發明的一個實施方式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。
            
[0291]在圖15B中，作為顯示元件的發光元件963與設置在像素部902中的晶體管910電連接。另外，發光兀件963的結構是第一電極930、發光層961以及第二電極931的疊層結構，但是，不局限于所示的結構。根據從發光元件963取出光的方向等，可適當地改變發光元件963的結構。
            
[0292]隔壁960使用有機絕緣材料或無機絕緣材料來形成。尤其優選通過如下方法來形成隔壁960: S卩，使用感光樹脂材料并在第一電極930上形成開口部，且將該開口部的側壁形成為具有連續曲率的傾斜面。
            
[0293]發光層961可以由單層來構成，也可以由包含多個層的疊層來構成。
            
[0294]為了防止氧、氫、水分、二氧化碳等侵入發光元件963，也可在第二電極931及隔壁960上形成保護層。作為保護層，可以形成氮化硅膜、氮氧化硅膜、氧化鋁膜、氮化鋁膜、氧氮化鋁膜、氮氧化鋁膜、DLC膜等。此外，在由第一襯底901、第二襯底906以及密封劑936所密封的空間中設置有填充材料964并被密封。如此，為了不暴露于外部氣體中，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)、覆蓋材料來進行封裝(封入)。
            
[0295]作為密封劑936，可以使用熱固化樹脂或光固化樹脂等有機樹脂或者包括低熔點玻璃的玻璃粉等。上述玻璃粉對水或氧等雜質具有高阻擋性，所以是優選的。此外，當使用玻璃粉來作為密封劑936時，如圖15B所示，通過在絕緣膜924上設置玻璃粉，可以提高附著性。
            
[0296]作為填充材料964，除了氮或氬等惰性氣體以外，也可以使用紫外線固化樹脂或熱固化樹脂，例如可以使用PVC (聚氯乙烯)、丙烯酸樹脂、聚酰亞胺、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，作為填充材料使用氮即可。
            
[0297]另外，如果需要，也可在發光元件的射出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U/4板，λ/2板)、濾色片等光學薄膜。此外，也可在偏振片或者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以降低眩光的處理。
            
[0298]關于對顯示元件施加電壓的第一電極及第二電極(也稱為像素電極、公共電極、對置電極等)，根據所取出的光的方向、設置電極的地方、以及電極的圖案結構來選擇其透光性、反射性即可。
            
[0299]作為第一電極930、第二電極931，可以使用包含氧化鎢的氧化銦、包含氧化鎢的氧化銦鋅、包含氧化鈦的氧化銦、包含氧化鈦的氧化銦錫、氧化銦錫(以下，表示為ΙΤ0)、氧化銦鋅、添加有氧化硅的氧化銦錫等具有透光性的導電材料。
            
[0300]此外，第一電極930和第二電極931可以使用鎢(W)、鑰(Mo)、鋯(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。
            
[0301]此外，作為第一電極930和第二電極931，可以使用包含導電高分子(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、吡咯及噻吩中的兩種以上構成的共聚物或者其衍生物等。
            
[0302]此外，由于晶體管容易因靜電等而損壞，所以優選設置用來保護驅動電路的保護電路。保護電路優選使用非線性元件來構成。
            
[0303]如上所述，通過應用上述實施方式所示的晶體管，可以提供具有顯示功能的可靠性高的半導體裝置。
            
[0304]另外，本實施方式所示的結構、方法等可以與其他實施方式及實施例所示的結構、方法等適當地組合而實施。
            
[0305]實施方式6
            
  在本實施方式中，對設置有觸摸傳感器(觸摸檢測裝置)的顯示裝置(也稱為觸摸屏)進行說明。
            
[0306]圖16為示出了顯示裝置900的像素部的結構實例的俯視圖。圖17為圖16的點劃線OP之間的截面圖。另外，在圖16中，為了簡化起見，省略構成要素的一部分。另外，在本實施方式中，適當地使用在實施方式5中使用的附圖標記來進行說明。
            
[0307]上述像素部至少包括晶體管910、包含柵電極972的掃描線、包含一對電極974和
            
975中的一個電極974的信號線、第一電極930、第二電極931、以及間隔物935(參照圖16)。
            
[0308]晶體管910包括柵電極972、柵極絕緣膜976、多層膜926、一對電極974和975、絕緣膜924。柵電極972設置在第一襯底901上的用作為基底膜的絕緣膜923上。柵極絕緣膜976設置在柵電極972上，多層膜926以與柵電極972重疊的方式設置在柵極絕緣膜
            
976上，一對電極974和975設置在多層膜926上，絕緣膜924設置在多層膜926及一對電極974和975上(參照圖17)。
            
[0309]另外，在絕緣膜924上設置有有機樹脂膜945。在有機樹脂膜945上設置有用作為公共電極的第二電極931。在有機樹脂膜945及第二電極931上設置有絕緣膜937。在絕緣膜924、絕緣膜937及有機樹脂膜945中設置有到達電極975的開口，并且在該開口及絕緣膜937上設置有用作為像素電極的第一電極930 (參照圖17)。換而言之，用作為像素電極的第一電極930與一對電極974和975中的一個電連接。
            
[0310]另外，在絕緣膜937及用作為像素電極的第一電極930上設置有用作為取向膜的絕緣膜932。在第二襯底906的與第一襯底901對置的表面設置有用作為取向膜的絕緣膜933，在用作為取向膜的絕緣膜932與絕緣膜933之間設置有液晶層908。另外，除了上述構成要素之外，還可以適當地設置光學構件。例如，可以在第一襯底901及第二襯底906的外側設置偏振片。
            
[0311]另外，顯示裝置900具備靜電電容式傳感器作為觸摸傳感器。在第二襯底906的外側設置有電極941。另外，在將偏振片設置在第二襯底906的外側的情況下，將該偏振片設置在電極941與第二襯底906之間。
            
[0312]第一襯底901 一側的用作為公共電極的第二電極931用作為像素的公共電極及觸摸傳感器的電容元件的一個電極。電極941用作為觸摸傳感器的電容元件的另一個電極。另外，由于顯示裝置900的像素部采用FFS模式的像素結構，所以在第二襯底906 —側不形成導電膜，因此，將電極941用作為用來防止第二襯底906的帶電的導電體。
            
[0313]晶體管910可以使用與實施方式I所示的晶體管50相同的材料及方法來形成。換而言之，柵電極972、柵極絕緣膜976、多層膜926、一對電極974和975以及絕緣膜924可分別使用與實施方式I所示的晶體管50的柵電極15、柵極絕緣膜17、多層膜20、一對電極21和22、保護膜26相同的材料及方法來形成。
            
[0314]另外，可利用晶體管910的制造工序來制造顯示裝置900的信號線驅動電路及/或掃描線驅動電路。例如，可以制造信號線驅動電路及/或掃描線驅動電路中的晶體管、二極管以及設置在與FPC等連接的端子部中的引線。
            
[0315]有機樹脂膜945能夠使用可用于實施方式5所示的平坦化膜921或隔壁960的材料及制造方法來形成。絕緣膜937能夠使用可用于晶體管910中的絕緣膜(柵極絕緣膜976和絕緣膜924等)的材料及制造方法來形成。
            
[0316]另外，一對電極974和975中的一個電極、即電極975通過設置于絕緣膜924、絕緣膜937及有機樹脂膜945中的開口與用作為像素電極的第一電極930相接。該開口通過利用光刻工序等來形成抗蝕劑掩模，能夠使用該抗蝕劑掩模進行蝕刻來形成。具體而言，該開口通過對絕緣膜924及有機樹脂膜945的一部分進行蝕刻的工序、以及對絕緣膜937的一部分進行蝕刻的工序來形成。
            
[0317]圖18A示出了截面圖，其中示出了將與一對電極974和975電連接的布線977和用作為公共電極的第二電極931連接的連接結構的一個示例。布線977和用作為公共電極的第二電極931通過設置于絕緣膜924及有機樹脂膜945中的開口來相接。由此，通過對布線977供應電位，可對用作為公共電極的第二電極931供應電位。另外，布線977可利用一對電極974、975的制造工序來形成。
            
[0318]另外，圖18B示出了與FPC等連接的端子部中的布線的連接結構的一個示例的截面圖。電極979在設置于絕緣膜924及有機樹脂膜945中的開口與布線977相接，并通過設置于柵極絕緣膜976、絕緣膜924及有機樹脂膜945中的開口與布線978相接。由此，通過對布線978供應電位，可以對布線977供應電位。另外，布線978可使用柵電極972的制造工序來形成。
            
[0319]如圖18B所示，與利用電極979來連接布線977和布線978以與制造將布線977與布線978直接相接的連接部的情況相比，能夠減少一個光掩模。這是因為，為了采用將布線977與布線978直接相接的連接結構，在形成一對電極974和975之前，需要先用來在柵極絕緣膜976中形成接觸孔的光掩模，但是當采用圖18B的連接結構時，不需要使用該光掩模。
            
[0320]另外，通過利用多色調光掩模來制造圖19所示的晶體管912，以代替圖17所示的晶體管910，可減少光掩模的數量。多色調光掩模是指能夠用多個級別的光量進行曝光的掩模，典型的是，用三個級別的光量進行曝光以設置曝光區、半曝光區以及非曝光區。通過使用多色調光掩模，可通過一次曝光及顯影工序來形成包括多種厚度(典型的是兩種厚度)的抗蝕劑掩模。因此，通過使用多色調光掩模，可減少光掩模的數量。具體而言，在多層膜927及一對電極928和929的形成工序中，通過使用多色調光掩模，可減少一個光掩模。另夕卜，當使用多色調光掩模時，多層膜927的端部位于一對電極928和929的端部的外側。
            
[0321]圖20是示出了顯示裝置900的用作為公共電極的第二電極931及電極941的結構示例的平面圖。如圖20所示，用作為公共電極的第二電極931及電極941具有條狀形狀，用作為公共電極的第二電極931與電極941在平面上配置成正交。用作為各公共電極的第二電極931通過引線951與安裝到襯底901的FPC954連接，各電極941通過引線952與安裝到襯底906的FPC955連接。
            
[0322]圖21A是圖20的點劃線Q-R之間的截面圖，圖21B是圖20的區域953中的平面圖。如圖21A所示，用作為公共電極的第二電極931設置在多個像素中，用作為像素電極的第一電極930設置在每個像素中，并與晶體管910連接。在用作為公共電極的第二電極931與電極941交叉的區域中形成有觸摸傳感器的靜電電容元件。靜電電容元件由用作為公共電極的第二電極931、電極941以及設置在用作為公共電極的第二電極931與電極941之間的電介質來構成。用作為公共電極的第二電極931是用來對靜電電容元件供應電位的電極。電極941是用來取出流過電容元件的電流的電極。
            
[0323]顯示裝置900的工作大致分為對像素輸入圖像信號的顯示工作以及檢測觸摸動作的檢測工作。在顯示工作中，用作為公共電極的第二電極931的電位被固定為低電平。在檢測工作中，脈沖信號依次供應到用作為各公共電極的第二電極931，第二電極931的電位為高電平。此時，如果用手指觸摸顯示裝置900，則由手指的觸摸所形成的電容被施加到觸摸傳感器的靜電電容元件，由此流過電容元件的電流發生變化，從而改變電極941的電位。通過依次掃描電極941并檢測電極941的電位變化，能夠檢測出手指的觸摸位置。
            
[0324]如上所述，在包含液晶元件的顯示裝置中，作為構成顯示裝置900的靜電電容的電極，可以使用原本設置在FFS模式的液晶顯示裝置中的用來防止帶電的導電體、以及像素的公共電極，因此，可以提供輕量、薄型且高顯示品質的觸摸屏。
            
[0325]另外，在此示出了將用作為公共電極的第二電極931設置在用作為像素電極的第一電極930的下側(第一襯底901 —側)的示例，但是用作為公共電極的第二電極931也可設置在用作像素電極的第一電極930的上側。
            
[0326]另外，顯示裝置的結構可以使用本實施方式所示的顯示裝置900之外的結構。例如，也可以采用外置式觸摸屏，在該外置式觸摸屏中，將形成靜電電容并將觸摸屏襯底安裝到液晶顯示裝置或發光顯示裝置的第一襯底901或第二襯底906 —側。另外，也可以通過使用安裝到第一襯底901或第二襯底906的外側的用來防止帶電的導電膜來構成表面電容(surface capacitive)式觸摸傳感器。下面,參照圖22至圖23,對應用于外置式觸摸屏的觸摸傳感器的結構示例進行說明。
            
[0327]圖22A是示出了觸摸傳感器的結構示例的分解透視圖，圖22B是示出了觸摸傳感器的電極981的結構示例的平面圖，圖22C是示出了觸摸傳感器的電極982的結構實例的平面圖。
            
[0328]如圖22A至圖22C所示，在觸摸傳感器980中，在襯底986上形成有排列在X軸方向上的多個電極981、以及排列在與X軸交叉的Y軸方向上的多個電極982。
            
[0329]電極981及電極982分別具有多個四邊形狀的導電膜彼此連接的結構。多個電極981和多個電極982以導電膜的四邊形狀的部分的位置不重疊的方式進行配置。在電極981與電極982交叉的部分設置有絕緣膜，以不使電極981與電極982相接觸。
            
[0330]圖23A是說明電極981及電極982各自的連接結構的一個示例的截面圖，示出了電極981與電極982交叉的部分的截面圖的一個示例。圖23B是電極981與電極982交叉的部分的等效電路圖。如圖23B所示，電容器983形成在電極981與電極982交叉的部分中。
            
[0331]如圖23A所不,在傳感器部989中，電極981由第一層的導電膜981a和導電膜981b以及絕緣膜985上的第二層的導電膜981c來構成。導電膜981a及導電膜981b通過導電膜981c而彼此連接。電極982由第一層的導電膜來形成。以覆蓋電極981、電極982、電極984以及絕緣膜985的方式來形成絕緣膜991。作為絕緣膜985及絕緣膜991，例如可使用氧化硅膜、氧氮化硅膜等來形成即可。另外，也可在襯底986與電極981及電極984之間形成基底絕緣膜。基底絕緣膜，例如可使用氧化硅膜、氧氮化硅膜等來形成。
            
[0332]電極981及電極982例如使用對可見光具有透光性的導電材料來形成。作為具有透光性的導電材料，例如為含有氧化硅的氧化銦錫、氧化銦錫、氧化鋅、氧化銦鋅、添加有鎵的氧化鋅等。
            
[0333]導電膜98Ia在端子部990中與電極984連接。由電極984來形成與FPC連接的連接端子。電極982也與電極981同樣地，被連接到電極984等其他的電極。電極984例如可使用鎢膜來形成。
            
[0334]為了將電極984與FPC電連接，在電極984上的絕緣膜985及絕緣膜991中形成開口。用粘結劑或粘結薄膜等將襯底987粘合到絕緣膜991上。通過用粘結劑或粘結薄膜將襯底986粘合到顯示裝置的第一襯底901或第二襯底906，以構成觸摸屏。
            
[0335]另外，本實施方式所示的結構、方法等可以與其他的實施方式及實施例所示的結構、方法等適當地組合而實施。
            
[0336]實施方式7
            
  在本實施方式中，對用于降低顯示裝置的耗電量的驅動方法進行說明。通過采用本實施方式的驅動方法，可以進一步降低在像素中使用氧化物半導體晶體管的顯示裝置的耗電量。下面，參照圖24及圖25對顯示裝置的一個示例的液晶顯示裝置的低耗電量化進行說明。
            
[0337]圖24是示出了本實施方式的液晶顯示裝置的結構示例的方框圖。如圖24所示，液晶顯示裝置500包括作為顯示模塊的液晶面板501、控制電路510以及計算電路。
            
[0338]向液晶顯示裝置500中輸入作為數字數據的圖像信號(Video)及用來控制液晶面板501的屏面的改寫的同步信號(SYNC)。作為同步信號，例如包括水平同步信號(Hsync)、垂直同步信號(Vsync)以及參考時鐘信號(CLK)等。
            
[0339]液晶面板501包括顯示部530、掃描線驅動電路540及數據線驅動電路550。顯示部530包括多個像素531。相同行中的像素531都通過共同的掃描線541而連接到掃描線驅動電路540，相同列中的像素531都通過共同的數據線551而連接到數據線驅動電路550。
            
[0340]向液晶面板501中供應公共電壓(以下稱為Vcom)、以及作為電源電壓的高電源電壓(VDD)和低電源電壓(VSS)。公共電壓(Vcom)被供應給顯示部530中的每個像素531。
            
[0341]數據線驅動電路550對被輸入的圖像信號進行處理，生成數據信號，并對數據線551輸出數據信號。掃描線驅動電路540對掃描線541輸出掃描信號,該掃描信號用于選擇被寫入數據信號的像素531。
            
[0342]像素531包括開關元件，該開關元件與數據線551之間的電連接被掃描信號控制。當開關元件處于導通狀態時，數據信號從數據線551被寫入到像素531。
            
[0343]被施加了 Vcom的電極相當于公共電極。
            
[0344]控制電路510為控制液晶顯示裝置500整體的電路,且具有生成構成液晶顯示裝置500的電路的控制信號的電路。
            
[0345]控制電路510包括控制信號生成電路，該控制信號生成電路由同步信號(SYNC)生成掃描線驅動電路540及數據線驅動電路550的控制信號。作為掃描線驅動電路540的控制信號，包括起始脈沖信號(GSP)、時鐘信號(GCLK)等，作為數據線驅動電路550的控制信號，包括起始脈沖信號(SSP)、時鐘信號(SCLK)等。例如，控制電路510生成周期相同但相位發生了偏移的多個時鐘信號來作為時鐘信號(GCLK、SCLK)。
            
[0346]另外，控制電路510對從液晶顯示裝置500的外部輸入的圖像信號(Video)向數據線驅動電路550的輸出進行控制。
            
[0347]數據線驅動電路550包括數字-模擬轉換電路(以下稱為D-A轉換電路552)。D-A轉換電路552將圖像信號轉換為模擬信號，以生成數據信號。
            
[0348]另外，在輸入到液晶顯示裝置500的圖像信號為模擬信號的情況下，在控制電路510中將其轉換為數字信號并輸出到液晶面板501。
            
[0349]圖像信號由每個幀的圖像數據所構成。控制電路510具有如下功能:對圖像信號進行圖像處理，并根據通過該處理所得到的數據來控制對數據線驅動電路550輸出圖像信號。因此，控制電路510包括運動檢測部511，該運動檢測部511從每個幀的圖像數據來檢測出運動。在運動檢測部511中，在判定為未檢測到運動的情況下，控制電路510停止對數據線驅動電路550輸出圖像信號，而在判定為檢測到運動的情況下，再次開始輸出圖像信號。
            
[0350]對于由運動檢測部511進行的用來檢測運動的圖像處理，沒有特別的限制。作為檢測運動的方法，例如有從連續的兩個幀之間的圖像數據來得到差分數據的方法。根據所得到的差分數據能夠判斷有無運動。另外，還有檢測運動矢量的方法等。
            
[0351]另外，液晶顯示裝置500可設置有對所輸入的圖像信號的圖像信號進行校正的校正電路。例如，通過校正圖像信號，將比與圖像信號的灰度相對應的電壓高的電壓施加到像素531。通過進行這樣的校正，可以縮短液晶元件的響應時間。這種通過對圖像信號進行校正處理來驅動控制電路510的方法被稱為過驅動。另外，在進行以圖像信號的幀頻率的整數倍來驅動液晶顯示裝置500的倍速驅動的情況下，由控制電路510生成補償兩個幀之間的圖像數據，或者生成用來在兩個幀之間進行黑色顯示的圖像數據即可。
            
[0352]下面，參照圖25所示的時序圖，說明用來顯示如動態圖像那樣有運動的圖像、以及如靜態圖像那樣沒有運動的圖像的液晶顯示裝置500的工作。圖25示出了垂直同步信號(Vsync)、以及從數據線驅動電路550輸出到數據線551的數據信號(Vdata)的信號波形。
            
[0353]圖25為3m巾貞期間的液晶顯不裝置500的時序圖。在此，最初的k巾貞期間及最后的j幀期間的圖像數據有運動，而其他的幀期間的圖像數據沒有運動。注意，k和j都是I以上且m-2以下的整數。[0354]在最初的k幀期間中，運動檢測部511判定為各幀的圖像數據有運動。控制電路510根據運動檢測部511的判定結果，將數據信號(Vdata)輸出到數據線551。
            
[0355]另外，在運動檢測部511中，進行用來檢測運動的圖像處理，在判定為第k+Ι幀的圖像數據沒有運動的情況下，在控制電路510中，根據運動檢測部511的檢測結果，在第k+1幀期間中停止對數據線驅動電路550輸出圖像信號(Video)。因此，停止從數據線驅動電路550向數據線551輸出的數據信號(Vdata)。另外，為了停止顯示部530的改寫，停止對掃描線驅動電路540及數據線驅動電路550供應控制信號(起始脈沖信號、時鐘信號等)。另夕卜，控制電路510直到在運動檢測部511得到圖像數據具有運動這樣的判定結果為止，停止對數據線驅動電路550輸出圖像信號，并停止對掃描線驅動電路540及數據線驅動電路550輸出控制信號，停止顯示部530的改寫。
            
[0356]另外，在本說明書中，對液晶面板“不供應”信號是指對供應該信號的布線施加與用來使電路工作的指定電壓不同的電壓，或者使該布線在電性上處于浮動狀態。
            
[0357]當停止對顯示部530進行改寫時，相同方向的電場持續施加到液晶元件，因此，有可能導致液晶元件的液晶的劣化。在產生這種問題的情況下，無論運動檢測部511的判定結果如何，在指定的時刻從控制電路510向掃描線驅動電路540及數據線驅動電路550供應信號，以對數據線551寫入使極性反轉的數據信號，由此使施加到液晶元件的電場的方向反轉即可。
            
[0358]另外，以Vcom為標準來決定輸入到數據線551的數據信號的極性。在數據信號的電壓高于Vcom的情況下,數據信號的極性為正極性,在數據信號的電壓低于Vcom的情況下，數據信號的極性為負極性。
            
[0359]具體而言，如圖25所示，在第m+1幀期間，控制電路510對掃描線驅動電路540及數據線驅動電路550輸出控制信號，對數據線驅動電路550輸出圖像信號Video。數據線驅動電路550對數據線551輸出其極性與在第k幀期間輸出到數據線551的數據信號(Vdata)反轉后的數據信號(Vdata)。因此，在檢測不到圖像數據的運動的期間、即第m+1幀期間及第2m+l幀期間，極性反轉后的數據信號(Vdata)被寫入到數據線551。在圖像數據沒有變化的期間，顯示部530的改寫間歇地進行，因此，在降低因改寫所需的耗電量的同時，能夠防止液晶元件的劣化。
            
[0360]另外，在運動檢測部511中，當判定為第2m+l幀以后的圖像數據有運動時，控制電路510控制掃描線驅動電路540及數據線驅動電路550來進行顯示部530的改寫。
            
[0361]如上所述，當采用圖25所示的驅動方法時，不管圖像數據(Video)有沒有運動，數據信號(Vdata)的極性在每個m幀期間反轉。另一方面，在動態圖像的顯示期間，在每個幀進行顯示部530的改寫，在靜態圖像的顯示期間，在每m幀進行顯示部530的改寫。其結果是，能夠降低伴隨著顯示部的改寫所需的耗電量。從而，能夠抑制由驅動頻率及像素數目的增加所引起的耗電量的增加。
            
[0362]如上所述，在液晶顯示裝置500中，用顯示動態圖像的模式和顯示靜態圖像的模式使液晶顯示裝置的驅動方法不同，由此能夠提供在抑制液晶劣化且維持顯示品質的同時，能夠使耗電量低的液晶顯示裝置。
            
[0363]另外，當顯示靜態圖像的情況下，在每個幀對像素進行改寫，人的眼睛會看到閃爍而感到像素的改寫，這導致眼睛疲勞。本實施方式的液晶顯示裝置中，因為在靜態圖像的顯示期間對像素改寫的頻率低，因此能夠減輕眼睛疲勞。
            
[0364]因此，通過利用使用氧化物半導體晶體管來形成底板的液晶面板，能夠提供適用于便攜式移動電話、高精細且低耗電量的中小型液晶顯示裝置。
            
[0365]另外，為了防止液晶劣化，數據信號的極性反轉的間隔(在此，m幀期間)為2秒以下，優選為I秒以下。
            
[0366]另外，圖像數據的運動檢測由控制電路510的運動檢測部511來進行，但是不局限于此。也可以從液晶顯示裝置500的外部對控制電路510輸入有無運動的數據。
            
[0367]另外，判定圖像數據沒有運動的條件不局限于連續的兩個幀之間的圖像數據，而也可以根據液晶顯示裝置500的使用方式而適當地決定該判定時所需要的幀的個數。例如，當連續的m幀圖像數據沒有運動時，可以停止顯示部530的改寫。
            
[0368]另外，在本實施方式中，使用液晶顯示裝置以作為顯示裝置來進行說明，但是可以將本實施方式的驅動方法應用到其他的顯示裝置，例如發光顯示裝置等。
            
[0369]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。
            
[0370]實施方式8
            
  本發明的一個實施方式的半導體裝置可以應用到各種電子設備(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)、用于計算機等的顯示器、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26示出了上述電子設備的一個示例。
            
[0371]圖26A示出了具有顯示部的桌子9000。在桌子9000中，框體9001組裝有顯示部9003，能夠利用顯示部9003來顯示視頻。另外，示出了利用四個桌腿9002來支撐框體9001的結構。另外，框體9001具有用于供應電力的電源供應線9005。
            
[0372]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。因此，可以提聞顯不部9003的顯不品質。
            
[0373]顯示部9003具有觸屏輸入功能，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，可以進行畫面操作或信息輸入，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，從而通過畫面操作來控制其他家電產品。例如，通過使用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。
            
[0374]另外，利用設置于框體9001的鉸鏈也可以將顯示部9003的畫面以垂直于地板的方式立起來，從而也可以用作為電視裝置。雖然當在小房間里設置大畫面的電視裝置時，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。
            
[0375]圖26B示出了電視裝置9100。在電視裝置9100中，框體9101組裝有顯示部9103，并且能夠利用顯示部9103來顯示視頻。此外，在此示出了利用支架9105來支撐框體9101的結構。
            
[0376]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，能夠進行電視裝置9100的操作。通過利用遙控操作機9110所具備的操作鍵9109，能夠進行頻道及音量的操作，并可以對在顯示部9103上顯示的視頻進行操作。此外，也可以采用在遙控操作機9110中設置對從該遙控操作機9110輸出的信息進行顯示的顯示部9107的結構。
            
[0377]圖26B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可以利用接收機來接收一般的電視廣播，而且，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(發送者和接收者之間、或接收者彼此之間等)的信息通信。
            
[0378]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、顯示部9107。因此，可以提高電視裝置的顯示品質。
            
[0379]圖26C示出了計算機9200，該計算機包括主體9201、框體9202、顯示部9203、鍵盤9204、外部連接端口 9205、指向裝置9206等。
            
[0380]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。因此，可以提聞計算機9200的顯不品質。
            
[0381]顯示部9203具有觸屏輸入功能，通過用手指等按觸顯示于計算機9200的顯示部9203中的顯示按鈕，由此可以進行畫面操作或信息輸入，并且顯示部9203也可以用作為如下的控制裝置，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，從而通過畫面操作來控制其他家電產品。
            
[0382]圖27A和圖27B是能夠折疊的平板終端。圖27A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、止動件9033以及操作開關9038。
            
[0383]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、顯示部9631b。因此，可以提聞平板終端的顯不品質。
            
[0384]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，作為一個示例在此示出:顯示部9631a的一半區域只具有顯示的功能，并且另一半區域具有觸摸屏的功能，但是并不局限于該結構。也可以采用顯示部9631a的全部區域具有觸摸屏的功能的結構。例如，可以使顯示部9631a的整個面顯示為鍵盤按鈕來將其用作為觸摸屏，并且將顯示部9631b用作為顯示畫面。
            
[0385]此外，顯示部9631b也與顯示部9631a同樣，可以將其一部分用作為觸摸屏的區域9632b。此外，通過使用手指或觸屏筆等按觸觸摸屏的顯示有鍵盤顯示切換按鈕9639的位置，可以在顯示部9631b顯示鍵盤按鈕。
            
[0386]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。
            
[0387]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。
            
[0388]此外，圖27A示出了顯示部9631b的顯示面積與顯示部9631a的顯示面積相同的示例，但是并不局限于此，一個的尺寸和另一個的尺寸可以不同，并且它們的顯示品質也可以不同。例如可以設定為顯示面板的其中一個具有比另一個具有更高精細的顯示。
            
[0389]圖27B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27B中，作為充放電控制電路9634的一個示例示出了具有電池9635和D⑶C轉換器9636的結構。
            
[0390]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，因而，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高可靠性的平板終端。
            
[0391]此外，圖27A和圖27B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)的功能；將日歷、日期或時刻等顯示在顯示部上的功能；對顯示在顯示部上的信息進行操作或編輯的觸摸輸入功能；通過各種各樣的軟件(程序)來控制處理的功能等。
            
[0392]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、顯示部或視頻信號處理部等。另外，太陽能電池9633可以設置在框體9630的單面或兩面，因此可以進行高效的電池9635的充電。另外，當使用鋰離子電池以作為電池9635時，有可以實現小型化等的優點。
            
[0393]另外，參照圖27C所示的方框圖，對圖27B所示的充放電控制電路9634的結構和工作進行說明。圖27C示出了太陽能電池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27B所示的充放電控制電路9634的各位置。
            
[0394]首先，說明在利用外光使太陽能電池9633進行發電時的工作的示例。使用IX:DC轉換器9636對太陽能電池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，可以采用使開關SWl截止且使開關SW2導通以對電池9635進行充電的結構。
            
[0395]注意，作為發電單元的一個示例，示出了太陽能電池9633，但是并不局限于此，也可以使用壓電元件(piezoelectric element)或熱電轉換元件(拍耳帖元件(Peltierelement))等其他發電單元來對電池9635進行充電。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來進行充電。
            
[0396]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。
            
  實施例1
            
[0397]在本實施例中，對晶體管的Vg-1d特性以及光BT應力測試的測量結果進行說明。
            
[0398]首先，對包含于樣品I中的晶體管的制造工序進行說明。在本實施例中，參照圖4進行說明。
            
[0399]首先，如圖4A所示，作為襯底11使用玻璃襯底，在襯底11上形成柵電極15。
            
[0400]利用濺射法形成厚度為IOOnm的鎢膜，利用光刻工序在該鎢膜上形成掩模，使用該掩模對鎢膜的一部分進行蝕刻，由此形成柵電極15。
            
[0401]接著，在柵電極15上形成有柵極絕緣膜17。
            
[0402]層疊厚度為50nm的第一氮化娃膜、厚度為300nm的第二氮化娃膜、厚度為50nm的第三氮化硅膜、以及厚度為50nm的氧氮化硅膜來形成柵極絕緣膜17。
            
[0403]在如下條件下形成第一氮化硅膜:作為源氣體使用流量為200sCCm的硅烷、流量為2000sCCm的氮以及流量為lOOsccm的氨，向等離子體CVD裝置的處理室內供應該源氣體，將處理室內的壓力控制為lOOPa，使用27.12MHz的高頻電源以供應2000W的功率。
            
[0404]接著，在如下條件下形成第二氮化硅膜，即在第一氮化硅膜的源氣體的條件中將氨的流量設定為2000sccm。
            
[0405]接著，在如下條件下形成第三氮化硅膜，即作為源氣體使用流量為200Sccm的硅烷以及流量為5000sccm的氮，向等離子體CVD裝置的處理室內供應該源氣體，將處理室內的壓力控制為lOOPa，使用27.12MHz的高頻電源來供應2000W的功率。
            
[0406]接著，在如下條件下形成氧氮化硅膜，即作為源氣體使用流量為20sCCm的硅烷以及流量為3000sCCm的一氧化二氮，向等離子體CVD裝置的處理室內供應該源氣體，將處理室內的壓力控制為40Pa，使用27.12MHz的高頻電源來供應100W的功率。
            
[0407]另外，在第一氮化硅膜至第三氮化硅膜以及氧氮化硅膜的成膜工序中，將襯底溫度設定為350°C。
            
[0408]接著，形成隔著柵極絕緣膜17與柵電極15重疊的多層膜20。
            
[0409]在此，在通過濺射法在柵極絕緣膜17上形成厚度為35nm的氧化物半導體膜之后，在該氧化物半導體膜上形成厚度為20nm的含有In或Ga的氧化物膜。接著，通過光刻工序在該含有In或Ga的氧化物膜上形成掩模，使用該掩模對氧化物半導體膜以及含有In或Ga的氧化物膜的一部分進行蝕刻，并在形成氧化物半導體膜18及含有In或Ga的氧化物膜19之后進行加熱處理，由此形成多層膜20。
            
[0410]在如下條件下形成氧化物半導體膜:作為濺射靶材使用In:Ga:Zn=l:l:l (原子數t匕)的靶材，向濺射裝置的處理室內供應流量為50SCCm的氬以及流量為50SCCm的氧以作為濺射氣體，將處理室內的壓力控制為0.6Pa，并供應5kW的直流功率。另外，將形成氧化物半導體膜時的襯底溫度設定為170°C。
            
[0411]在如下條件下形成含有In或Ga的氧化物膜:作為濺射靶材使用In:Ga: Zn=1: 3:2(原子數比)的靶材，向濺射裝置的處理室內供應流量為90sCCm的氬以及流量為IOsccm的氧以作為濺射氣體，將處理室內的壓力控制為0.3Pa，并供應5kW的直流功率。另外，將形成含有In或Ga的氧化物膜時的襯底溫度設定為25°C。
            
[0412]作為加熱處理，當在氮氣氛下以450°C進行I小時的加熱處理之后，在氮及氧的氣氛下以450°C進行I小時的加熱處理。
            
[0413]通過上述工序所得到的結構可以參照圖4B。
            
[0414]接著，在對柵極絕緣膜17的一部分進行蝕刻而使柵電極露出之后(未圖示)，如圖4C所示，形成與多層膜20相接的一對電極21、22。
            
[0415]在此，在柵極絕緣膜17以及多層膜20上形成導電膜。作為該導電膜，在厚度為50nm的鎢膜上形成厚度為400nm的鋁膜，并在該鋁膜上形成厚度為IOOnm的鈦膜。接著，通過光刻工序在該導電膜上形成掩模，使用該掩模對該導電膜的一部分進行蝕刻，由此形成一對電極21、22。
            
[0416]接著，將襯底移動到被減壓后的處理室中，在以220°C加熱之后，將襯底移動到填充有一氧化二氮的處理室中。接著，使用27.12MHz的高頻電源向設置于處理室中的上部電極供應150W的高頻功率，并將多層膜20暴露于因一氧化二氮的分解而產生的氧等離子體中。[0417]接著，在多層膜20以及一對電極21、22上形成保護膜26 (參照圖4D)。在此，作為保護膜26，形成氧化物絕緣膜23、氧化物絕緣膜24以及氮化物絕緣膜25。
            
[0418]首先，在進行上述等離子體處理之后，以不暴露于大氣的方式連續地形成氧化物絕緣膜23以及氧化物絕緣膜24。作為氧化物絕緣膜23形成厚度為50nm的氧氮化硅膜,作為氧化物絕緣膜24形成厚度為400nm的氧氮化硅膜。
            
[0419]氧化物絕緣膜23利用等離子體CVD法在如下條件下形成:使用流量為30sccm的硅烷及流量為4000sccm的一氧化二氮來作為源氣體，將處理室的壓力設定為200Pa，將襯底溫度設定為220°C，并向平行平板電極供應150W的高頻功率。
            
[0420]氧化物絕緣膜24利用等離子體CVD法在如下條件下形成:使用流量為200sccm的硅烷及流量為4000sccm的一氧化二氮來作為源氣體，將處理室的壓力設定為200Pa，將襯底溫度設定為220°C，并向平行平板電極供應1500W的高頻功率。利用上述條件可以形成包含超過化學計量組成的氧且被加熱時釋放出一部分氧的氧氮化硅膜。
            
[0421]接著，進行加熱處理以從氧化物絕緣膜23及氧化物絕緣膜24中使水、氮、氫等脫離。在此，在氮及氧的氣氛下以350°C進行I小時的加熱處理。
            
[0422]接著，將襯底移動到被減壓后的處理室中，在以350°C加熱之后，在氧化物絕緣膜24上形成氮化物絕緣膜25。在此，作為氮化物絕緣膜25，形成厚度為IOOnm的氮化硅膜。
            
[0423]氮化物絕緣膜25利用等離子體CVD法在如下條件下形成:使用流量為50sCCm的硅烷、流量為5000SCCm的氮以及流量為lOOsccm的氨來作為源氣體，將處理室的壓力設定為lOOPa，將襯底溫度設定為350°C，并向平行平板電極供應1000W的高頻功率。
            
[0424]接著，雖然未圖示，但是對保護膜26的一部分進行蝕刻來形成使一對電極21、22的一部分露出的開口部。
            
[0425]接著，在氮化物絕緣膜25上形成平坦化膜(未圖示)。在此，將組成物涂敷于氮化物絕緣膜25上，然后進行曝光及顯影，來形成具有使一對電極的一部分露出的開口部的平坦化膜。另外，作為平坦化膜，形成厚度為1.5μπι的丙烯酸樹脂。然后，進行加熱處理。該加熱處理以250°C的溫度在含有氮的氣氛下進行I小時。
            
[0426]接著，形成與一對電極的一部分連接的導電膜(未圖示)。在此，利用濺射法形成厚度為IOOnm的含有氧化硅的ITO膜。然后，在氮氣氛下以250°C進行I小時的加熱處理。
            
[0427]通過上述工序制造包括晶體管的樣品I。
            
[0428]另外，制造樣品2，該樣品2包括在如下條件下在樣品I中形成的晶體管:以與第一氮化硅膜同樣的條件來形成柵極絕緣膜17中的第三氮化硅膜，將襯底溫度設定為200°C以形成氧化物半導體膜18以及含有In或Ga的氧化物膜19。
            
[0429]另外，制造樣品3，該樣品3包括在樣品I中沒有形成含有In或Ga的氧化物膜19的晶體管。此外，在形成一對電極21、22之后，使用將85%的磷酸稀釋成100倍的磷酸水溶液對氧化物半導體膜18的表面進行洗滌處理。
            
[0430]另外，制造樣品4，該樣品4包括在樣品3中沒有形成氧化物絕緣膜23的晶體管。
            
[0431]接著，測量包含于樣品I至樣品4中的晶體管的Vg-1d特性的初期特性。在此，在如下條件下測量流過源極-漏極之間的電流(以下，稱為漏電流)的變化特性，即Vg-1d特性:將襯底溫度設定為25°c，將源極-漏極之間的電位差(以下，稱為漏電壓)設定為IV、10V,并使源極-柵極之間的電位差(以下，稱為柵電壓)在-20V至+15V的范圍內變化。[0432]圖28A至圖28D示出了包含于各樣品中的晶體管的Vg-1d特性。在圖28中，橫軸表示柵電壓Vg，縱軸表示漏電流Id。此外，實線分別表示漏電壓Vd為IV、IOV時的Vg-1d特性，而虛線表示漏電壓Vd為IOV時的與柵電壓相對應的場效應遷移率。另外，該場效應遷移率為各樣品的飽和區域中的結果。
            
[0433]另外,各晶體管的溝道長度(L)為6μηι、溝道寬度(W)為50μηι。另外,在各樣品中，在襯底上制造具有相同結構的20個晶體管。
            
[0434]由圖28D可知，在包含于樣品4中的晶體管的Vg-1d特性中，漏電壓Vd為IV時的導通電流開始流過的柵電壓(也稱為上升柵電壓(Vg))與漏電壓Vd為IOV時的導通電流的上升柵電壓不同。另外，包含于樣品4中的各晶體管之間的Vg-1d特性的偏差較大。另一方面，由圖28Α至圖28C可知，在包含于樣品I至樣品3中的晶體管的Vg-1d特性中，漏電壓Vd為1V、10V時的導通電流的上升柵電壓(Vg)大致相同。并且，包含于樣品I至樣品3中的各晶體管之間的Vg-1d特性的偏差較小。由此可知，通過在多層膜20與氧化物絕緣膜24之間至少設置氧化物絕緣膜23，晶體管的初期特性得到提高。
            
[0435]接著，對樣品I至樣品4進行BT應力測試及光BT應力測試。在此，BT應力測試在如下條件下進行:將襯底溫度設定為80°C，將施加到柵極絕緣膜的電場強度設定為0.66MV/cm，將施加時間設定為2000秒，將指定的電壓施加到柵電極。另外，該BT應力測試在露點溫度為12°C的大氣氣氛下進行。
            
[0436]此外，利用與上述BT應力測試相同的條件下，，將30001x的白色LED光照射到晶體管，并將指定的電壓施加到柵電極的情況下，進行光BT應力測試。另外，該光BT應力測試在露點溫度為_30°C的干燥空氣氣氛下進行。
            
[0437]在此，對BT應力測試的測量方法進行說明。首先，如上所述的那樣測量晶體管的Vg-1d特性的初期特性。
            
[0438]接下來，在將襯底溫度上升到80°C之后，將晶體管的源電極及漏電極的電位設定為0V。接著，以使施加到柵極絕緣膜的電場強度為0.66MV/cm的方式對柵電極施加電壓，并保持該狀態2000秒。
            
[0439]在負BT應力測試(Dark-GBT)中，對柵電極施加-30V。另外，在正BT應力測試(Dark+GBT)中，對柵電極施加30V。此外，在光負BT應力測試(Photo-GBT)中，在照射3000Ix的白色LED光的同時對柵電極施加-30V。另外，在光正BT應力測試(Photo+GBT)中，在照射30001x的白色LED光的同時對柵電極施加30V。
            
[0440]接著，在對柵電極、源電極及漏電極施加電壓的狀態下，將襯底溫度降低到25°C。在襯底溫度成為25 °C之后，結束對柵電極、源電極及漏電極施加電壓。
            
[0441]圖29示出了包含于樣品I至樣品4中的晶體管的初期特性的閾值電壓與BT應力測試后的閾值電壓之差(即，閾值電壓的變動量(Λ Vth))。圖29示出了正BT應力測試(Dark+GBT)、負BT應力測試(Dark_GBT)、光正BT應力測試(Photo+GBT)、光負BT應力測試(Photo-GBT)各自的閾值電壓的變動量Λ Vth。
            
[0442]另外，在本說明書中，將漏電壓Vd設定為10V，算出閾值電壓。另外，在本說明書中，閾值電壓(Vth)是指包含于各樣品中的20個晶體管的Vth的平均值。
            
[0443]此外，由圖29可知，包含于樣品I及樣品2中的晶體管的閾值電壓的變動量的絕對值小于包含于樣品3及樣品4中的晶體管的閾值電壓的變動量(AVth)的絕對值。尤其是，在樣品I中，進行正BT應力測試(Dark+GBT)時的閾值電壓的變動量(Λ Vth)明顯較小。由此可知，通過在氧化物半導體膜18與氧化物絕緣膜24之間至少設置含有In或Ga的氧化物膜19，晶體管的可靠性得到提高。
            
[0444]如上所述，通過在氧化物半導體膜18與氧化物絕緣膜24之間設置含有In或Ga的氧化物膜19及氧化物絕緣膜23，可以提高晶體管的電特性。具體而言，在提高初期特性的同時，還可以提高可靠性。另外，通過設置含有In或Ga的氧化物膜19及氧化物絕緣膜23，可以抑制氧化物絕緣膜24中所含的元素(例如，硅、氮等)混入到用作為溝道區的氧化物半導體膜18中。或者，通過設置含有In或Ga的氧化物膜19及氧化物絕緣膜23，當通過使用較高的功率的等離子體CVD法來形成氧化物絕緣膜24時，可以減輕用作為溝道區的氧化物半導體膜18所受到的等離子體損傷。
            
  實施例2
            
[0445]在本實施例中，對包含于實施例1的樣品I中的晶體管的BT應力測試的溫度依賴性進行說明。
            
[0446]使用實施例1的樣品1，將在實施例1中進行的BT應力測試的溫度設定為60°C或80°C，并將施加應力的時間設定為3600秒。
            
[0447]具體而言，首先，與實施例1同樣地測量晶體管的Vg-1d特性的初期特性。然后，在將襯底溫度上升到60°C或80°C之后，將晶體管的源電極及漏電極的電位設定為0V。接著，以使施加到柵極絕緣膜的電場強度為0.66MV/cm的方式對柵電極施加電壓，并保持該狀態3600秒。此外，在負BT應力測試(Dark-GBT)中，對柵電極施加-30V。另外，在正BT應力測試(Dark+GBT)中，對柵電極施加30V。
            
[0448]接著，在對柵電極、源電極及漏電極施加電壓的狀態下，將襯底溫度降低到25°C。在襯底溫度成為25 °C之后，結束對柵電極、源電極及漏電極施加電壓。
            
[0449]圖30A至圖30D示出了包含于樣品I中的晶體管的各溫度下的BT應力測試后的Vg-1d特性。圖30A示出了襯底溫度為60°C時的正BT應力測試的結果，圖30B示出了襯底溫度為60°C時的負BT應力測試的結果，圖30C示出了襯底溫度為80°C時的正BT應力測試的結果，圖30D示出了襯底溫度為80°C時的負BT應力測試的結果。在圖30A至圖30D中，粗線表示BT應力測試之前的Vg-1d特性(初期特性)，細線表示BT應力測試之后的Vg-1d特性。此外，粗線的虛線表示BT應力測試之前的場效應遷移率，細線的虛線表示BT應力測試之后的場效應遷移率。另外，將漏電壓設定為IOV以測量Vg-1d特性的初期特性及各溫度下的BT應力測試之后的Vg-1d特性。
            
[0450]圖31示出了包含于樣品I中的晶體管的初期特性的閾值電壓與BT應力測試后的閾值電壓之差(即，閾值電壓的變動量(Λ Vth))。
            
[0451]由圖31可確認在60°C及80°C的各溫度下，至少正BT應力測試之后的閾值電壓的變動量為1.0V以下。
            
  實施例3
            
[0452]在本實施例中，對在本發明的一個方式的晶體管的閾值電壓的隨時間變化進行說明。在此，說明對本發明的一個實施方式的晶體管進行BT應力測試，并對與應力時間相應的閾值電壓的變動量(AVth)進行評估的結果。
            
[0453]說明進行BT應力測試的樣品。進行該BT應力測試的樣品為在如下條件下形成的樣品:在實施例1所說明的樣品I中，將襯底溫度設定為100°c，由此形成加工為多層膜20中的含有In或Ga的氧化物膜19的In-Ga-Zn氧化物膜。該樣品為樣品5。
            
[0454]此外，作為樣品5的比較示例，使用與實施例1的樣品3同樣的方法制造的樣品6。
            
[0455]在本實施例的BT應力測試中，將襯底溫度設定為60°C或125°C，將加熱時間設定為3600秒，其他條件與實施例1同樣。樣品5中，對經過100秒、500秒、1500秒、2000秒以及3600秒時的閾值電壓的變動量進行評估。樣品6中，對經過100秒、600秒以及3600秒時的閾值電壓的變動量進行評估。
            
[0456]圖32示出了樣品5及樣品6在經過各時間后的閾值電壓的變動量。在圖32中，圓圈表示樣品5的測量結果，三角表示樣品6的測量結果。另外，圖32A示出了襯底溫度為60°C時的閾值電壓的變動量，圖32B示出了襯底溫度為125°C時的閾值電壓的變動量。
            
[0457]此外，圖32A及圖32B為根據閾值電壓的變動量的變化而外推到10000秒為止的近似線的圖。在圖32A中，樣品5的近似線的算式為y = 0.0138x°_424，決定系數R2值為0.990。樣品6的近似線的算式為y = 0.0492x°_427，決定系數R2值為0.992。在圖32B中，樣品5的近似線的算式為y = 0.0206X0.506,決定系數R2值為0.999。樣品6的近似線的算式為y = 0.13 0 4x0.428，決定系數R2值為0.997。
            
[0458]由圖32可確認在襯底溫度為60°C和襯底溫度為125°C的兩種溫度下，如樣品5那樣具有多層膜20的晶體管的經過各時間后的閾值電壓的變動量都比樣品6小。
            
[0459]可確認當襯底溫度為60°C時，在樣品6中，閾值電壓的變動量在過1000秒左右時就到達IV，而在樣品5中，閾值電壓的變動量在過10000秒之后也為IV以下。
            
[0460]此外，可確認當襯底溫度為125°C時，在樣品5中，閾值電壓的變動量到達IV的時間為樣品6的20倍以上(30倍以下左右)。
            
[0461]因此，如本發明的一個實施方式的晶體管那樣，通過使用包括氧化物半導體膜以及含有In或Ga的氧化物膜的多層膜，可以制造可靠性得到提高的晶體管。
            
  實施例4
            
[0462]在本實施例中，說明上述實施例的氧化物絕緣膜23及氧化物絕緣膜24的形成條件分別與氧化物絕緣膜23所包含的水分子的脫離量、氧化物絕緣膜24所包含的氧分子的脫離量、在形成氧化物絕緣膜23或氧化物絕緣膜24時在氧化物半導體膜中產生的缺陷量之間的關系。
            
[0463]首先，作為各形成條件下的氧化物絕緣膜23或氧化物絕緣膜24，在硅晶片上利用等離子體CVD法形成厚度為400nm的氧氮化硅膜以制造樣品，并通過TDS測量對該樣品進行評估。
            
[0464]首先，對評估的樣品的結構進行說明。樣品7包括在以下條件下形成的氧氮化硅膜:作為源氣體，使用流量為30SCCm的硅烷，流量為4000SCCm的一氧化二氮，處理室的壓力為200Pa，襯底溫度為220°C，供應到平行平板電極的高頻功率為150W。另外，樣品7包括利用實施例1的樣品I中的氧化物絕緣膜23的形成條件所形成的氧氮化硅膜。
            
[0465]接著，樣品8包括在以下條件下形成的相當于上述實施例的氧化物絕緣膜23的氧氮化硅膜:在樣品7的條件下，將處理室的壓力設定為120Pa。
            
[0466]樣品9包括在以下條件下形成的相當于上述實施例的氧化物絕緣膜23的氧氮化硅膜:在樣品7的條件下，將處理室的壓力設定為40Pa。
            
[0467]圖33A至圖33C示出了樣品7至樣品9的TDS測量結果。圖33A示出了表示樣品7的水分子的脫離量的測量結果，圖33B示出了表示樣品8的水分子的脫離量的測量結果，圖33C示出了表示樣品9的水分子的脫離量的測量結果。如圖33A至圖33C所示，樣品9的襯底溫度為120°C左右時的峰值高于樣品7及樣品8的峰值。換而言之，樣品7及樣品8的襯底溫度為300°C以下時的水分子的脫離量少于樣品9。
            
[0468]另外，因被加熱而脫離的水分子的總量相當于表示TDS分析結果的曲線的積分值。樣品7在551:至6001:的加熱中的釋放量為5.6\1016分子/0112。樣品8在50°C至600°C的加熱中的釋放量為5.4X IO16分子/cm2。樣品9在50°C至580°C的加熱中的釋放量為6.5X IO16分子/cm2。另外，將樣品7所脫離的水分子量換算為單位體積的值為1.4X1021分子/cm3，將樣品8所脫離的水分子量換算為單位體積的值為1.3X IO21分子/cm3，將樣品9所脫離的水分子量換算為單位體積的值為1.6X IO21分子/cm3。
            
[0469]通過提高形成作為氧化物絕緣膜23的氧氮化硅膜時的壓力，能夠降低襯底溫度為300°C以下時的水分子的脫離量。
            
[0470]接著,作為上述實施例所示的晶體管的氧化物絕緣膜24,說明包含超過化學計量組成的氧且被加熱時釋放一部分氧的氧氮化硅膜。
            
[0471]為了對包含超過化學計量組成的氧且被加熱時釋放一部分氧的情況進行評估，進行TDS測量來對氧的脫離量進行測量。
            
[0472]首先，對測量的樣品的結構進行說明。在參考樣品I中，在硅晶片上以以下條件利用等離子體CVD法來形成厚度為400nm的氧氮化硅膜:作為源氣體，使用流量為160sCCm的硅烷及流量為4000SCCm的一氧化二氮，處理室的壓力為200Pa，襯底溫度為220°C，對平行平板電極供應1500W的高頻功率。
            
[0473]參考樣品2包括在硅晶片上以以下條件形成厚度為400nm的氧氮化硅膜:在參考樣品I的條件下，將硅烷的流量設定為200sCCm，其他條件與參考樣品I相同。
            
[0474]圖34A和圖34B示出了參考樣品I及參考樣品2的TDS測量結果。如圖34A和圖34B所示,在參考樣品I及參考樣品2中都觀察到相當于氧分子的質量數的M/z = 32的峰值。因此，可知參考樣品I及參考樣品2的氧氮化硅膜被加熱時釋放膜中所含的一部分氧分子。
            
[0475]另外，因被加熱而脫離的氧分子的總量相當于示出TDS分析結果的曲線的積分值。參考樣品1在601:至5751:的加熱中的釋放量為3.2\1014分子/0112。參考樣品2在60°C至600°C的加熱中的釋放量為1.9 X IO14分子/cm2。另外，將參考樣品I的氧的脫離量換算為氧原子的值(單位體積)所得到的為1.6X IO19原子/cm3，將參考樣品2的氧的脫離量換算為氧原子的值(單位體積)所得到的為9.5X IO18原子/cm3。
            
[0476]如上所述，雖然通過增加硅烷對一氧化二氮的流量，能夠降低形成的氧氮化硅膜中的缺陷，但是另一方面，氧分子的脫離量卻會下降。另外，通過降低硅烷對一氧化二氮的流量，氧分子的脫離量會增加。
            
[0477]接著，說明當在氧化物半導體膜上形成用于樣品7至樣品9的氧化物絕緣膜23、或者用于參考樣品I及參考樣品2的氧化物絕緣膜24時，產生在氧化物半導體膜中的缺陷。在本實施例中，參照ESR (Electron Spin Resonance:電子自旋共振)的測量結果對氧化物半導體膜中的缺陷量進行說明。
            
[0478]首先，對進行評估的樣品的結構進行說明。
            
[0479]樣品10至樣品12、參考樣品3及參考樣品4包括形成在石英襯底上的厚度為IOOnm的氧化物半導體膜、以及形成在氧化物半導體膜上的厚度為400nm的氧化物絕緣膜。
            
[0480]氧化物半導體膜在如下條件下形成:作為濺射靶材使用In:Ga:Zn=l:1:1 (原子數t匕)的靶材，向濺射裝置的處理室內供應流量為50SCCm的氬以及流量為50SCCm的氧以作為濺射氣體，將處理室內的壓力控制為0.6Pa，并供應5kW的直流功率。另外，將形成氧化物半導體膜時的襯底溫度設定為170°C。
            
[0481]在氧化物半導體膜上以與樣品7的氧氮化硅膜相同的條件形成氧化物絕緣膜，以得到樣品10。
            
[0482]在氧化物半導體膜上以與樣品8的氧氮化硅膜相同的條件形成氧化物絕緣膜，以得到樣品11。
            
[0483]在氧化物半導體膜上以與樣品9的氧氮化硅膜相同的條件形成氧化物絕緣膜，以得到樣品12。
            
[0484]在氧化物半導體膜上以與參考樣品I的氧氮化硅膜相同的條件形成氧化物絕緣膜，以得到參考樣品3。
            
[0485]在氧化物半導體膜上以與參考樣品2的氧氮化硅膜相同的條件形成氧化物絕緣膜，以得到參考樣品4。
            
[0486]換而言之，在樣品10至樣品12中，形成與氧化物絕緣膜23相當的氧氮化硅膜。另夕卜，在參考樣品3及參考樣品4中，形成與氧化物絕緣膜24相當的氧氮化硅膜。
            
[0487]接著，對樣品10至樣品12、參考樣品3及參考樣品4進行ESR測量。ESR測量在指定的溫度下進行，根據產生微波的吸收的磁場的值(H0)并用算式g = h V / β Htl來獲得參數g值。另外，V表示微波的頻率。h表示普朗克常數，β表示玻爾磁子，都是常數。
            
[0488]在此，在以下條件下進行ESR測量:測量溫度為室溫(25°C)，9.06GHz的高頻功率(微波功率)為20mW,磁場的方向平行于所制造的樣品的膜表面。
            
[0489]圖35示出了在g (g值)=1.93處呈現的信號的自旋數。
            
[0490]可知樣品10及樣品11的自旋數低于樣品12。換而言之，在氧化物絕緣膜23的成膜條件中，通過將壓力設定為IOOPa以上且250Pa以下，能夠減輕對氧化物半導體膜所造成的損傷。
            
[0491]在圖34中，如參考樣品2所示，在包含超過化學計量組成的氧且被加熱時釋放一部分氧的氧化物絕緣膜24的成膜條件中，通過增加硅烷對一氧化二氮的流量，能夠減少氧化物絕緣膜24中的缺陷，但是另一方面，氧分子的脫離量會下降。然而，如樣品10及樣品11所示，在氧化物絕緣膜23的成膜條件中，通過將壓力設定為IOOPa以上且250Pa以下，能夠減輕對氧化物半導體膜所造成的損傷，因此，即使來自被加熱時釋放一部分氧的氧化物絕緣膜24的過剩氧的移動量較少，也能夠充分地減少氧化物半導體膜中的缺陷。
            
[0492]由本實施例中的TDS測量結果及ESR測量結果可知，在形成于晶體管中的氧化物絕緣膜23的成膜條件中，通過將壓力設定為IOOPa以上且250Pa以下，不僅能夠降低水分子從氧化物絕緣膜23的脫離量，而且能夠減輕對氧化物半導體膜所造成的損傷，由此能夠降低氧缺損量。其結果是，能夠抑制水從氧化物絕緣膜23移動到氧化物半導體膜。此外，即使來自包含超過化學計量組成的氧且被加熱時釋放一部分氧的氧化物絕緣膜的氧分子的脫離量較少，也能夠充分地減少氧化物半導體膜中的氧缺損。因此，在氧化物絕緣膜23的成膜條件中，通過將壓力設定為IOOPa以上且250Pa以下，能夠提高晶體管的電特性。實施例5
            
[0493]在本實施例中，對用于實施例4的參考樣品I及參考樣品2的氧化物絕緣膜24的缺陷密度進行說明。在本實施例中，參照ESR (電子自旋共振)測量結果對氧化物絕緣膜24中的缺陷量進行說明。
            
[0494]首先，對進行評估的樣品的結構進行說明。
            
[0495]樣品5及參考樣品6包括形成在石英襯底上的厚度為IOOnm的氧化物半導體膜、以及形成在氧化物半導體膜上的厚度為400nm的氧化物絕緣膜。
            
[0496]與參考樣品3及參考樣品4相同，氧化物半導體膜在如下條件下形成:作為濺射靶材使用In:Ga:Zn=l:1:1 (原子數比)的靶材，向濺射裝置的處理室內供應流量為50sCCm的氬以及流量為50SCCm的氧以作為濺射氣體，將處理室內的壓力控制為0.6Pa，并供應5kW的直流功率。另外，將形成氧化物半導體膜時的襯底溫度設定為170°C。
            
[0497]接著，在氮氣氛下以450°C進行I小時的加熱處理，然后在氮及氧氣氛下以450°C進行I小時的加熱處理。
            
[0498]接著，在氧化物半導體膜上形成氧化物絕緣膜。以與樣品I的氧氮化硅膜相同的條件形成上述氧化物絕緣膜，以得到參考樣品5。
            
[0499]在氧化物半導體膜上以與參考樣品2的氧氮化硅膜相同的條件形成上述氧化物絕緣膜，以得到參考樣品6。
            
[0500]接著，對參考樣品5及參考樣品6進行ESR測量。在此，在以下條件下進行ESR測量:測量溫度為_170°C，9.1GHz的高頻功率(微波功率)為lmW，磁場的方向平行于所制造的樣品的膜表面。
            
[0501 ] 圖36示出了在起因于硅的懸空鍵的g( g值)=2.001處呈現的信號的自旋密度。
            
[0502]由此可知，參考樣品6的自旋數低于參考樣品5。換而言之，在氧化物絕緣膜24的成膜條件中，通過將硅烷的流量設定為200Sccm并將一氧化二氮的流量設定為4000sccm,能夠形成缺陷少的氧氮化娃膜，典型的是，通過ESR測量,形成在g = 2.001處呈現的信號的自旋密度低于6X 1017spins/cm3]優選為3X 1017spins/cm3以下，更優選為
            
1.5 X 1017spins/cm3以下的氧氮化娃膜。
            
  實施例6
            
[0503]在本實施例中，對本發明的一個實施方式的晶體管所包括的多層膜的定域能級進行說明。在此，說明利用CPM測量對該多層膜進行評估的結果。
            
[0504]首先，對進行CPM測量的樣品進行說明。
            
[0505]在玻璃襯底上形成厚度為30nm的含有In或Ga的第一氧化物膜，在含有In或Ga的第一氧化物膜上形成厚度為IOOnm的氧化物半導體膜，在氧化物半導體膜上形成厚度為30nm的含有In或Ga的第二氧化物膜，由此形成多層膜。
            
[0506]在本實施例中，含有In或Ga的第一氧化物膜、以及含有In或Ga的第二氧化物膜使用In-Ga-Zn氧化物(In:Ga:Zn=l:3:2[原子數比])的靶材，并利用濺射法來形成。另夕卜，在以下條件下進行成膜:作為成膜氣體使用30sccm的IS氣體及15sccm的氧氣體,將壓力設定為0.4Pa，將襯底溫度設定為200°C，并且施加0.5kff的DC功率。
            
[0507]另外，氧化物半導體膜使用In-Ga-Zn氧化物(In:Ga:Zn=1:1:1 [原子數比])的靶材，并利用濺射法形成。另外，在以下條件下進行成膜:作為成膜氣體使用30sCCm的氬氣體及15SCCm的氧氣體，將壓力設定為0.4Pa，將襯底溫度設定為200°C，并且施加0.5kff的DC功率。
            
[0508]通過上述步驟所形成的樣品為樣品13。
            
[0509]接著，對樣品13進行CPM測量。具體而言，在對與樣品13的多層膜相接地設置的第一電極與第二電極之間施加電壓的狀態下，以使光電流值固定的方式調整照射到樣品表面的光量，且在所希望的波長范圍內根據照射光量來得到吸收系數。
            
[0510]圖37A示出了:在多層膜所包括的各層的能隙以上的能量范圍中，將利用分光光度計所測量的吸收系數(粗虛線)與通過CPM測量所得到的吸收系數(粗實線)擬合的結果。另外，在通過CPM測量所得到的吸收系數的曲線中，烏爾巴赫帶尾(細虛線)的傾斜即烏爾巴赫能量為78.7meV。在圖37A中的用虛線圓所包圍的能量范圍中，用通過CPM測定所得到的吸收系數去除烏爾巴赫帶尾(細虛線)的吸收系數，來算出該能量范圍中的吸收系數的積分值(參照圖37B)。從該結果可知，本樣品的吸收系數為2.02X IO-W10
            
[0511]由上述結果可知:樣品13的多層膜的定域能級起因于雜質或缺陷。由此可知，多層膜中的起因于雜質或缺陷的能級密度極低。也就是說，包括多層膜的晶體管具有穩定的電特性。
            
  實施例7
            
[0512]在本實施例中，對本發明的一個實施方式的晶體管所包括的多層膜的硅濃度進行說明。在此，對利用SIMS測量來評估該多層膜的結果進行說明。
            
[0513]首先，對進行SMS測量的樣品進行說明。
            
[0514]在硅晶片Si上形成厚度為IOnm的含有In或Ga的氧化物膜81，在含有In或Ga的氧化物膜81上形成厚度為IOnm的氧化物半導體膜82，在氧化物半導體膜82上形成厚度為IOnm的含有In或Ga的氧化物膜83，由此形成多層膜。
            
[0515]在本實施例中，含有In或Ga的氧化物膜81使用In-Ga-Zn氧化物(In:Ga:Zn=l:3:2[原子數比])的靶材，并利用濺射法來形成。另外，在以下條件下進行成膜:作為成膜氣體使用30SCCm的氬氣體及15SCCm的氧氣體，將壓力設定為0.4Pa，將襯底溫度設定為200°C，并且施加0.5kff的DC功率。
            
[0516]另外，氧化物半導體膜82使用In-Ga-Zn氧化物(In:Ga:Zn=1:1:1 [原子數比])的靶材，并利用濺射法來形成。另外，在以下條件下進行成膜:作為成膜氣體使用30sCCm的氬氣體及15SCCm的氧氣體，將壓力設定為0.4Pa，將襯底溫度設定為300°C，并且施加0.5kff的DC功率。
            
[0517]另外，含有In或Ga的氧化物膜83使用In-Ga-Zn氧化物(In:Ga:Zn=1: 3:2 [原子數比])的靶材，并利用濺射法來形成。另外，在以下條件下進行成膜:作為成膜氣體使用30sccm的IS氣體及15sccm的氧氣體,將壓力設定為0.4Pa,將襯底溫度設定為200°C,并且施加0.5kW的DC功率。
            
[0518]準備兩個樣品，即在形成多層膜之后沒有進行加熱處理的樣品和以450°C進行了2小時的加熱處理的樣品。沒有進行加熱處理的樣品為樣品14，進行加熱處理的樣品為樣品15。
            
[0519]對樣品14及樣品15進行飛行時間二次離子質譜分析(TOF-SMS:Time-of-flightsecondary ion mass spectrometry),以測定深度方向的 Si 濃度[atoms/cm3]。圖 38A 不出了根據樣品14的多層膜的深度方向的SiO3的二次離子強度而換算出的Si濃度[atoms/cm3]，圖38B示出了根據樣品15的多層膜的深度方向的SiO3的二次離子強度而換算出的Si濃度[atoms/cm3]。
            
[0520]從圖38A和圖38B可知，在硅晶片與含有In或Ga的氧化物膜81之間的界面、以及含有In或Ga的氧化物層83的頂面，Si濃度較高。另外，還可知氧化物半導體膜82的Si濃度為TOF-SMS的檢測下限即I X IO1Vcm3左右。這可以認為是因為如下緣故:由于設置有含有In或Ga的氧化物層81和含有In或Ga的氧化物層83，起因于硅晶片或表面污染等的硅不會影響到氧化物半導體膜82。
            
[0521]另外，由圖38A和圖38B所示的結果可知，加熱處理不容易引起硅的擴散，而成膜時的混合是主要原因。
            
[0522]通過上述結果可知，通過使用本實施例所示的多層膜，能夠制造具有穩定電特性的晶體管。
            
[0523](參考實例)
            
  在此，對包括氧化物半導體的晶體管的源極與漏極之間的勢壘進行說明。
            
[0524]當使用本征 或實質上本征的氧化物半導體膜以作為用作溝道區的氧化物半導體膜時，可認為在包括該氧化物半導體膜的晶體管中，氧化物半導體膜的能隙的一半左右的勢壘形成在用作為源電極及漏電極的一對電極與氧化物半導體膜之間。但是，實際上，在包括氧化物半導體膜的晶體管的Vg-1d特性中，從柵電壓為OV左右時開始流過漏電流，所以上述認識有問題。
            
[0525]因此，如圖39A所示，假設包括柵極絕緣膜G1、柵極絕緣膜GI上的氧化物半導體膜
            
OS、設置在氧化物半導體膜OS上的源電極S及漏電極D的晶體管，并且通過計算來獲得對該晶體管的溝道長度(L)進行變更后的沿著點劃線H1-H2的能帶結構。另外，在圖39A中，在氧化物半導體膜OS的與源電極S或漏電極D相接的區域，設置被η型化后的低電阻區η。換而言之，該氧化物半導體膜OS包括低電阻區η及本征或實質上本征的區域i。另外，假設氧化物半導體膜OS的厚度為35nm，柵極絕緣膜GI的厚度為400nm，在此情況下進行計算。
            
[0526]通過求解泊松方程(Poisson' s equation)來評估能帶的彎曲寬度，由此可知能帶的彎曲寬度為與德拜屏蔽長度(Debye shielding length) λ D有關的長度。另外,在以下算式中，kB表示玻爾茲曼常數(Boltzmann constant)。
            
[0527][算式2]
            
   j SSgkgT
            
 λ ^— V 0 ,IJ1
            
  D~~*
            
[0528]在上述算式中，將氧化物半導體膜OS的本征載流子密度ni設為6.6 X 10_9cm_3，將氧化物半導體膜OS的相對介電常數ε設為15，將溫度設為300Κ，在此情況下，德拜屏蔽長度λΒ的值非常大，即為5.7X10、!!!。由此可知，當溝道長度大于德拜屏蔽長度λΒ的兩倍、即1.14Χ1011 μ m時，低電阻區η與本征或實質上本征的區域i之間的勢壘為氧化物半導體膜OS的能隙的一半。
            
[0529]圖 40 示出了溝道長度為 0.03 μ m、0.3 μ m、I μ m、10 μ m、100 μ m 及 I X IO12 μ m 時的能帶結構的計算結果。另外，源電極及漏電極的電位被固定為GND (OV)0另外，圖40中的η表示低電阻區，i表示夾在低電阻區的本征或實質上本征的區域，點劃線表示氧化物半導體膜的費米能，虛線表示氧化物半導體層的禁帶中央(mi dgap )。
            
[0530]由圖40可知，在溝道長度足夠大、即為1Χ1012μπι的情況下，低電阻區與本征或實質上本征的區域的電子能量差為氧化物半導體膜的能隙的一半。然而，隨著溝道長度的下降，低電阻區與本征或實質上本征的區域的電子能量差變小，在溝道長度為Iym以下的情況下，幾乎沒有勢壘。另外，低電阻區的電子能量被作為源電極及漏電極的一對電極所固定。
            
[0531]如上所述，當溝道長度小時，低電阻區與本征或實質上本征的區域之間的勢壘足夠小。
            
[0532]在此，考慮當溝道長度小時，低電阻區與本征或實質上本征的區域之間的勢壘足夠小的原因。
            
[0533]圖41示出了氧化物半導體膜的示意圖及氧化物半導體膜的能帶結構。圖41Α示出了包括本征或實質上本征的區域601、以及低電阻區602、603的氧化物半導體膜600的傳導帶底Ec_0。另外，氧化物半導體膜600的溝道長度為L_0。在圖41A中，L_0>2Ad。
            
[0534]圖41B示出了其溝道長度小于圖41A的氧化物半導體膜及其能帶結構。圖41B示出了包括本征或實質上本征的區域611、以及低電阻區612、613的氧化物半導體膜610的傳導帶底Ec_l。另外，氧化物半導體膜610的溝道長度為L_l。在圖41B中，溝道長度L_1〈L_0 且^以^`[0535]圖41C示出了其溝道長度小于圖41A及圖41B所示的氧化物半導體膜及其能帶結構。圖41C示出了包括本征或實質上本征的區域621、以及低電阻區622、623的氧化物半導體膜620的傳導帶底Ec_2。另外，氧化物半導體膜620的溝道長度為L_2。溝道長度L_2〈L_1且口沿入^
            
[0536]在圖41A中，勢壘ΛΗ_0表示費米能級Ef與傳導帶底Ec_0之間的能量差，在圖41B中，勢壘ΛΗ_1表示費米能級Ef與傳導帶底Ec_l之間的能量差，在圖41C中，勢壘ΛΗ_2表示費米能級Ef與傳導帶底Ec_2之間的能量差。
            
[0537]在氧化物半導體膜中，與一對電極相接的區域為低電阻區。因此，本征或實質上本征的區域與低電阻區之間的結合部越近，則傳導帶底的能量越低且彎曲。如圖41A所示，在溝道長度L_0足夠大的情況下，勢壘Λ Η_0相當于Eg (帶隙)/2。
            
[0538]另一方面，如圖41Β及圖41C所示，可認為當溝道長度小時，傳導帶底Ec_l、Ec_2的彎曲部分重疊，因此，勢壘ΛΗ_1、ΛΗ_2低于Eg/2。如此，在本說明書中，將在溝道長度小時本征或實質上本征的區域的傳導帶底發生下降的現象稱為CBL效應(Conduction BandLowering Effect:傳導帶降低影響)。
            
[0539]接著，假設在圖39A所示的結構中，假定在柵極絕緣膜GI的下方設置有柵電極GE的底柵結構的晶體管，并且通過計算來獲得對該晶體管的溝道長度(L)進行變更后的沿著點劃線H1-H2的能帶結構。圖39B示出了用于計算的晶體管結構。另外，假設氧化物半導體膜OS的厚度為35nm，柵極絕緣膜GI的厚度為400nm在此情況下進行計算。[0540]圖42示出了在上述結構的晶體管中、溝道長度為1μπι、10μπι、50μπι、100μπι、1Χ105μπι及1Χ1012μπι時的能帶結構的計算結果。另外，源電極及漏電極的電位被固定為GND (0V)。另外，圖42中的η表示低電阻區，i表示氧化物半導體膜中的夾在低電阻區的本征或實質上本征的區域，點劃線表示氧化物半導體膜的費米能，虛線表示氧化物半導體層的禁帶中央。
            
[0541]圖42所示的能帶結構是通過與對圖39A所示的結構進行的計算同樣的計算而得到的。但是，在如圖39B的結構那樣設置柵電極的情況下，即使在溝道長度(L)大于I μ m的情況下，低電阻區與本征或實質上本征的區域之間的勢壘也不依賴于溝道長度(L)，具有大致固定的值。
            
[0542]圖43示出了圖39A和及圖39B的各結構的溝道長度(L)與勢壘高度。 [0543]由圖43可知，在不設置柵電極的圖39A的結構中，隨著溝道長度的增加，勢壘的高度會單調遞增，在溝道長度為I X ?ο12 μ m時，勢壘的高度為氧化物半導體膜的能隙的一半(1.6eV)。另一方面，在設置有柵電極的圖39B的結構中，即使在溝道長度大于I μ m的情況下，勢壘的高度也不依賴于溝道長度。
            
[0544]如上所述，可認為在包括本征或實質上本征的氧化物半導體膜的晶體管中，由于CBL效應，勢壘低于氧化物半導體膜的能隙的一半，因此，在Vg-1d特性中，從柵電壓為OV左右時開始流過漏電流。另外，溝道長度大于一定值(Iym)的晶體管的勢壘不依賴于溝道長度而具有固定的值，由此可知，在包括本征或實質上本征的氧化物半導體膜的晶體管的Vg-1d特性中，從柵電壓為OV左右時開始流過漏電流。
            
[0545]本發明的一個實施方式的晶體管所包括的多層膜具有本征或實質上本征的氧化物半導體膜，因此，在包括該多層膜的晶體管的Vg-1d特性中，從柵電壓為OV左右時開始流過漏電流。
            
  實施例8
            
[0546]在本實施例中，說明制造包括有機EL元件及用來驅動該有機EL元件的驅動晶體管的顯示裝置并進行評估的結果。
            
[0547]在本實施例中制造的顯示裝置中，作為有機EL元件驅動晶體管，使用本發明的一個實施方式的晶體管的樣品a (樣品16、樣品17、樣品18、樣品19的四種樣品)、以及比較示例的比較樣品b (比較樣品1、比較樣品2、比較樣品3、比較樣品4的四種樣品)。
            
[0548]首先，對樣品a的制造工序進行說明。在本實施例中，參照圖4來進行說明。
            
[0549]首先，如圖4A所示，作為襯底11使用玻璃襯底，在襯底11上形成柵電極15。
            
[0550]利用濺射法形成厚度為200nm的鎢膜，利用光刻工序在該鎢膜上形成掩模，使用掩模對鎢膜的一部分進行蝕刻，由此形成柵電極15。
            
[0551]接著，在柵電極15上形成柵極絕緣膜17。柵極絕緣膜17的結構及制造方法與實施例I同樣，因此在此省略。
            
[0552]接著，隔著柵極絕緣膜17形成與柵電極15重疊的多層膜20。除了將形成含有In或Ga的氧化物膜時的襯底溫度設定為100°C以外，多層膜20的其他結構及制造方法與實施例I同樣，因此在此省略。通過上述工序得到的結構可以參照圖4B。另外，有機EL元件驅動晶體管的溝道長度為11 μ m,溝道寬度為4 μ m。
            
[0553]接著，在對柵極絕緣膜17的一部分進行蝕刻以使柵電極露出之后(未圖示)，如圖4C所示，形成與于多層膜20相接的一對電極21、22。一對電極21、22的結構及制造方法與實施例1同樣，因此在此省略。
            
[0554]接著，使用對85%的磷酸稀釋100倍后的磷酸水溶液，對多層膜20的表面進行洗滌處理。
            
[0555]接著，在多層膜20以及一對電極21、22上形成保護膜26(參照圖4D)。保護膜26的結構及制造方法與實施例1同樣，因此在此省略。
            
[0556]接著，雖然未圖示，對保護膜26的一部分進行蝕刻來形成使一對電極21、22的一部分露出的開口部。
            
[0557]接著，在保護膜26上形成平坦化膜(未圖示此后的結構)。在此，將組成物涂敷于保護膜26上，然后進行曝光及顯影，以形成具有使一對電極的一部分露出的開口部的平坦化膜。另外，作為平坦化膜，形成厚度為2.Ομπι的丙烯酸樹脂。然后，進行加熱處理。該加熱處理以250°C的溫度在含有氮的氣氛下進行I小時。
            
[0558]接著，形成與一對電極的一部分連接的導電膜。在此，作為發光元件的下部電極，利用濺射法來形成厚度為50nm的鈦膜、厚度為200nm的鋁膜、以及厚度為8nm的鈦膜，而且，作為微腔結構，形成包含氧化硅的銦錫氧化物(ITSO)膜。在紅色像素所包括的發光元件中ITSO膜的厚度為82nm，在綠色像素所包括的發光元件中ITSO膜的厚度為45nm，在藍色像素所包括的發光元件中ITSO膜的厚度為5nm。
            
[0559]接著，形成覆蓋導電膜的端部的隔壁。在此，作為隔壁，形成厚度為1.0 μ m的聚酰亞胺樹脂。然后，進行加熱處理。該加熱處理以250°C的溫度在含有氮的氣氛下進行I小時。
            
[0560]接著，在隔壁上形成反錐形狀的隔離物。在此，使用負型感光樹脂來形成厚度為Ι.Ομπι的隔離物。然后，進行加熱處理。該加熱處理以250°C的溫度在含有氮的氣氛下進行I小時。
            
[0561]再者，將溫度設定為230°C，在含有氮的氣氛下進行I小時的加熱處理。
            
[0562]接著，在導電膜上形成EL層及上部電極。在各顏色的像素的發光元件中，EL層及上部電極是共通的結構。本實施例的發光元件為串聯式發光元件，其中，EL層包括:具有藍色發光層的熒光發光單元；以及具有綠光發光層及紅色發光層的磷光發光單元。作為上部電極，通過進行鎂和銀的共蒸鍍以形成厚度為15nm的膜。
            
[0563]在此，在樣品16、樣品17及樣品18中，對置襯底使用包括濾色片及黑矩陣的玻璃襯底。另外，在樣品19中，對置襯底使用玻璃襯底，該玻璃襯底的凹部包括含有氧化鈣的干燥劑。
            
[0564]另外，向對置襯底涂敷紫外線固化樹脂(Nagase chemteX公司制造，XNR5516Z)，以作為密封材料。
            
[0565]接著，在施加壓力的同時，貼合襯底11與對置襯底。
            
[0566]然后，通過照射紫外線來使密封材料固化。再者，在潔凈烘箱內以80°C的溫度進行I小時的加熱處理。
            
[0567]通過上述工序來制造樣品a。
            
[0568]另外，制造沒有形成樣品a中的含有In或Ga的氧化物膜19，以作為比較樣品b。另外，在比較樣品1、比較樣品2及比較樣品3中，對置襯底使用包括濾色片及黑矩陣的玻璃襯底。另外，在比較樣品4中，對置襯底使用玻璃襯底，該玻璃襯底的凹部包括含有氧化鈣的干燥劑。
            
[0569]如圖44所示，在本實施例所制造的樣品a及比較樣品b中，柵極驅動器的級數為960，源極驅動器的級數為1620 (RGBX540)。
            
[0570]當對樣品a及比較樣品b進行整體白色發光時，測量流過各像素的驅動晶體管的電流。如圖44所示，在源極驅動器的某一級中，從電流測定一側向顯示信號一側來測量電流。
            
[0571]測量條件為如下:對陽極施加IOV，對陰極施加-4V。另外，在樣品16、樣品17、比較樣品I及比較樣品2中，以獲得相當于300cd/m2、150cd/m2或90cd/m2的亮度的方式設定數據電壓。在樣品18及比較樣品3中，以獲得相當于300cd/m2或50cd/m2的亮度的方式設定數據電壓。在樣品19及比較樣品4中，以當該樣品的對置襯底與其他樣品同樣時獲得相當于300cd/m2或50cd/m2的亮度的方式設定數據電壓。具體而言，首先，以獲得相當于300cd/m2或50cd/m2的亮度的方式設定其他樣品的數據電壓，并且測量流過發光元件的電流。然后，在樣品19及比較樣品4中，以使流過發光元件的電流具有相同的值的方式設定數據電壓。
            
[0572]具體而言，在樣品16中，采用三種值，即3.99V、2.85V、2.41V，在樣品17中，采用三種值，即3.57V、2.68V、2.03V，在樣品18中采用兩種值，即3.78V、1.91V，在樣品19中，采用兩種值，即3.78V、1.98V。另外，在比較樣品I中，采用三種值，即3.67V、2.74V、2.20V，在比較樣品2中，采用三種值，即3.46V、2.57V、2.10V，在比較樣品3中，采用兩種值，即3.78V、
            
1.98V，在比較樣品4中，采用兩種值，即3.99V、2.41V。
            
[0573]圖45示出了樣品17及比較樣品2的電流的測量結果。在圖45中，橫軸表示柵極驅動器的級數，縱軸表示電流。在此，在一個圖表中綜合地示出了源極驅動器的第I級、第270級、第540級、第810級、第811級、第1080級、第1350級以及第1620級中的各像素的驅動晶體管的電流的測量結果。
            
[0574]另外，圖46示出了各樣品中的相鄰像素之間的電流的偏差。在圖46中，縱軸表示±3 σ (row)/ave。這里，σ (row)表示柵極驅動器(row)方向的相鄰像素之間的電流差的標準偏差值，ave表示所有像素的電流平均值。
            
[0575]由圖45和圖46可知，樣品a及比較樣品b中的像素之間的電流的偏差小。尤其是，與比較樣品b相比，在包括本發明的一個實施方式的晶體管的樣品a中，像素之間的電流的偏差小。通過上述結果可知，通過本發明的一個實施方式，能夠提高晶體管的電特性。此外，可知通過本發明的一個實施方式，能夠提高顯示裝置的初始顯示品質。
            
[0576]另外，在樣品19及比較樣品4中，在整體上顯示黑白方格花紋的圖像72小時。此時，利用與上述相同的設定方法，以獲得相當于300cd/m2的亮度的方式來設定此時的數據電壓。
            
[0577]另外，當在樣品19及比較樣品4中在整體上顯示白色圖像時，測量流過各像素的驅動晶體管的電流。圖47示出了樣品19及比較樣品4的顯示結果。圖48至圖51示出了樣品19及比較樣品4的電流的測量結果。
            
[0578]此時，利用與上述相同的設定方法，以獲得相當于50cd/m2或300cd/m2的亮度的方式設定數據電壓。圖48示出了獲得相當于50cd/m2的亮度時的樣品19的電流的測量結果，圖49示出了獲得相當于50cd/m2的亮度時的比較樣品4的電流的測量結果，圖50示出了獲得相當于300cd/m2的亮度時的樣品19的電流的測量結果，圖51示出了獲得相當于300cd/m2的亮度時的比較樣品4的電流的測量結果。
            
[0579]在圖48至圖51中，橫軸表示柵極驅動器的級數，縱軸表示電流。在此，分別示出了源極驅動器的第I級、第810級及第1620級的各像素的驅動晶體管的電流的測量結果。
            
[0580]在樣品19及比較樣品4中，當在整體上顯示白色圖像時，觀察到在前面顯示的方格花紋的黑白顯示發生反轉的圖像。這是因為當顯示方格花紋的圖像時，方格花紋的白色部分的像素的驅動晶體管的特性向正漂移，電流降低，從而導致亮度下降。因此，當在后面在整體上進行白色發光時，與方格花紋的黑色部分的像素相比，方格花紋的白色部分的像素的亮度下降，導致觀察到方格花紋的圖像的余象。
            
[0581]與比較樣品4相比，包括本發明的一個實施方式的晶體管的樣品19的上述余象(電流下降)得到抑制。由此可知，通過本發明的一個實施方式，能夠提高晶體管的電特性。
            
[0582]另外，對用于樣品a的本發明的一個實施方式的晶體管(以下記作晶體管a)及用于比較樣品b的晶體管(以下記作晶體管b)進行恒流應力測試。恒流應力測試在大氣氣氛下且在暗狀態(dark)下進行。
            
[0583]另外，對Vg-1d特性的測量是指在如下條件下對掃描時的漏電流進行測量:S卩，將漏電位設定為0.1V或10V，并將柵電壓設定在-15V至15V的范圍內。
            
[0584]在恒流應力測試中，首先，將襯底溫度設定為室溫(20°C至25°C)進行第一次的Vg-1d特性的測量。然后，在晶體管a中，將襯底溫度設定為60°C，將源電位設定為接地電位(GND)，將漏電壓設定為10V，將柵電位設定為6.11V，保持該狀態11小時。另外，在晶體管b中，將襯底溫度設定為60°C，將源電位設定為接地電位(GND)，將漏電壓設定為IOVdf柵電位設定為5.63V，保持該狀態13小時。另外，在開始恒流應力測試之后，經過100秒后、300秒后、600秒后、1000秒后、1800秒后、3600秒后、7200秒后、10000秒后、18000秒后、21600秒后、25200秒后、28800秒后、32400秒后、36000秒后及39600秒后(在晶體管a中，在43200秒后及46800秒后也)停止應力，在室溫下測量各個應力時間的Vg-1d特性。
            
[0585]圖52示出了晶體管a及晶體管b的恒流應力測試的結果。在圖52中，縱軸表示漏電流的變化率，橫軸表示應力時間。由圖52可知，晶體管a的漏電流的變化小于晶體管b。由此可知，通過本發明的一個實施方式，能夠提高晶體管的電特性。
            
  實施例9
            
[0586]在本實施例中，對形成于氧化物半導體膜上的氧化物絕緣膜的雜質濃度的測量結果進行說明。
            
[0587]首先，對包含于樣品20至樣品22中的晶體管的制造工序進行說明。本實施例中，參照圖4進行說明。
            
[0588]首先，作為襯底11使用玻璃襯底，在襯底11上形成柵電極15。
            
[0589]利用濺射法形成厚度為IOOnm的鎢膜，利用光刻工序在該鎢膜上形成掩模，使用該掩模對鎢膜的一部分進行蝕刻，由此形成柵電極15。
            
[0590]接著，在柵電極15上形成柵極絕緣膜17。
            
[0591 ] 層疊厚度為50nm的氮化硅膜與厚度為200nm的氧氮化硅膜以形成柵極絕緣膜17。
            
[0592]在如下條件下形成上述氮化娃膜:作為源氣體使用50sccm的娃燒以及5000sccm的氮，向等離子體CVD裝置的處理室內供應該源氣體，將處理室內的壓力控制為60Pa，使用27.12MHz的高頻電源來供應150W的功率。
            
[0593]在如下條件下形成上述氧氮化硅膜:作為源氣體使用20sCCm的硅烷以及3000sccm的一氧化二氮，向等離子體CVD裝置的處理室內供應該源氣體，將處理室內的壓力控制為40Pa，使用27.12MHz的高頻電源來供應100W的功率。
            
[0594]另外，將襯底溫度設定為350°C，以形成上述氮化硅膜及上述氧氮化硅膜。
            
[0595]接著，形成隔著柵極絕緣膜17與柵電極15重疊的氧化物半導體膜。另外，在本實施例中，形成單層的氧化物半導體膜18來代替圖4B所示的多層膜20。
            
[0596]在此，通過濺射法在柵極絕緣膜17上形成作為CAAC-OS膜的IGZO膜，通過光刻工序在該IGZO膜上形成掩模，并使用該掩模對該IGZO膜的一部分進行蝕刻。然后，對被蝕刻的IGZO膜進行加熱處理，由此形成氧化物半導體膜18。另外，在本實施例中，形成厚度為35nm 的 IGZO 膜。
            
[0597]在如下條件下形成IGZO膜:作為派射祀材使用In:Ga:Zn=l:1:1 (原子數比)的革巴材，向派射裝置的處理室內供應50sccm的IS以及50sccm的氧以作為派射氣體,將處理室內的壓力控制為0.6Pa，并供應5kW的直流功率。另外，將形成IGZO膜時的襯底溫度設定為170。。。
            
[0598]作為加熱處理，當在氮氣氛下以450°C進行I小時的加熱處理之后，在氮及氧的氣氛下以450°C進行I小時的加熱處理。
            
[0599]接著，在對柵極絕緣膜17的一部分進行蝕刻以使柵電極露出之后(未圖示)，如圖4C所示，形成與氧化物半導體膜18相接的一對電極21、22。
            
[0600]在此，在柵極絕緣膜17以及氧化物半導體膜18上形成導電膜，通過光刻工序在該導電膜上形成掩模，并使用該掩模對該導電膜的一部分進行蝕刻，由此形成一對電極21、
            
22。另外，作為該導電膜，在厚度為50nm的鎢膜上形成厚度為400nm的鋁膜，并在該鋁膜上形成厚度為IOOnm的鈦膜。
            
[0601]接著，在氧化物半導體膜18及一對電極21、22上形成氧化物絕緣膜23。
            
[0602]作為氧化物絕緣膜23，利用等離子體CVD法在如下條件下形成氧氮化硅膜:作為源氣體使用流量為30SCCm的硅烷及流量為4000SCCm的一氧化二氮，將處理室的壓力設定為40Pa，將襯底溫度設定為220°C，并向平行平板電極的上部電極供應150W的高頻功率。
            
[0603]接著，在氧化物絕緣膜23上連續地形成氧化物絕緣膜24。在此，連續地形成是指在形成氧化物絕緣膜23之后、以不暴露于大氣的方式在相同等離子體CVD裝置中形成氧化物絕緣膜24。
            
[0604]作為氧化物絕緣膜24，利用等離子體CVD法在如下條件下形成厚度為400nm的氧氮化硅膜:作為源氣體使用流量為160sccm的硅烷及流量為4000sccm的一氧化二氮,將處理室的壓力設定為200Pa，將襯底溫度設定為220°C，并向平行平板電極的上部電極供應1500W的高頻功率。利用該條件，能夠形成包含超過化學計量組成的氧的氧氮化硅膜。即，能夠形成被加熱時釋放一部分氧的氧氮化硅膜。
            
[0605]接著，進行加熱處理。該加熱處理以350°C的溫度在含有氧及氮的氣氛下進行I小時。
            
[0606]通過上述工序，制造包括晶體管的樣品20。[0607]另外，使用在樣品20的制造工序中沒有形成氧化物絕緣膜23的條件，來制造樣品21。
            
[0608]另外，在如下條件下制造樣品22:在樣品20的制造工序中，將氧化物絕緣膜24的成膜溫度設定為350°C，氧化物絕緣膜23及氧化物絕緣膜24分別形成在不同的等離子體CVD裝置中。S卩，樣品22在形成氧化物絕緣膜23之后被暴露于大氣中。
            
[0609]接著，對樣品20至樣品22進行SMS測量。圖53A、圖53B、圖53C分別示出了樣品20中的氧化物絕緣膜23及氧化物絕緣膜24的氫、氮及氟的濃度。此外，圖53D、圖53E、圖53F分別示出了樣品21中的氧化物絕緣膜24的氫、氮及氟的濃度。另外，圖54A示出了樣品22中的氧化物絕緣膜23及氧化物絕緣膜24的硼的濃度，圖54B示出了樣品21中的氧化物絕緣膜24的硼的濃度。在圖53及圖54中，橫軸表示距離各樣品表面的深度，縱軸表示各元素的濃度。
            
[0610]在樣品20中，氫濃度及氮濃度在氧化物絕緣膜23與氧化物絕緣膜24之間的界面沒有變化。另一方面，氟濃度在氧化物絕緣膜23與氧化物絕緣膜24之間的界面具有峰值濃度。氟濃度在上述界面具有峰值，這是因為如下緣故:在形成氧化物絕緣膜23之后，關閉等離子體CVD裝置的電源。接著，在改變導入到處理室內的源氣體的流量以及處理室內的壓力之后，再啟動等離子體CVD裝置的電源以形成氧化物絕緣膜24。在形成該氧化物絕緣膜23之后到形成氧化物絕緣膜24之前的期間內，氧化物絕緣膜23的表面被暴露于處理室內的氣氛中。
            
[0611]當對處理室內進行清洗時所使用的氟或NF3附著于處理室內壁，在形成氧化物絕緣膜23之后到形成氧化物絕緣膜24之前的期間內，從處理室內壁脫離的該氟或NF3附著于氧化物絕緣膜23的表面。因此，在氧化物絕緣膜23與氧化物絕緣膜24之間的界面，氟濃度增高且具有峰值濃度。
            
[0612]另外，在樣品21中，在氧化物半導體膜18上僅設置有單層的氧化物絕緣膜24，所以如圖53F所示，在氧化物絕緣膜24中不具有峰值濃度。
            
[0613]此外，如圖54所示，在樣品22中，硼濃度在氧化物半導體膜18與氧化物絕緣膜23之間的界面、以及氧化物絕緣膜23與氧化物絕緣膜24之間的界面具有峰值濃度。另一方面，在樣品21中，硼濃度在氧化物半導體膜18與氧化物絕緣膜24之間的界面具有峰值濃度。由于在將樣品暴露于大氣氣氛中時，從設置于空調器中的HEPA過濾器釋放出的硼附著于樣品，因此得到如上所述的峰值濃度。由此可知，在氧化物半導體膜及氧化物絕緣膜中具有多個硼的峰值濃度，從而在不同的處理室內層疊多個絕緣膜。
            
[0614]如上所述，通過利用SMS對氧化物半導體膜上的氧化物絕緣膜的雜質濃度進行測量，可以檢查氧化物絕緣膜的疊層狀態。
            
  [標號說明]
            
[0615]11 襯底   15柵電極
            
  17柵極絕緣膜  17a柵極絕緣膜  17b柵極絕緣膜  18氧化物半導體膜19氧化物膜20多層膜21電極22 電極
            
23氧化物絕緣膜24氧化物絕緣膜25氮化物絕緣膜26保護膜27陷阱能級28a低電阻區28b低電阻區28c低電阻區29a低電阻區29b低電阻區29c低電阻區31氧化物膜32氧化物半導體膜33氧化物膜34多層膜34a多層膜35氧化物膜36陷阱能級37陷阱能級41虛線43實線44氧化物膜45氧化物半導體膜50晶體管60晶體管61柵電極65晶體管66晶體管67晶體管70晶體管81氧化物膜82氧化物半導體膜83氧化物膜115公共電極500液晶顯示裝置501液晶面板
            
510控制電路
            
511運動檢測部
            
530顯示部
            
540掃描線驅動電路
            
541掃描線
            
550數據線驅動電路
            
551數據線
            
552 D-A轉換電路
            
600氧化物半導體膜
            
601區域
            
602低電阻區
            
603低電阻區
            
610氧化物半導體膜
            
611區域
            
612低電阻區
            
613低電阻區
            
620氧化物半導體膜
            
621區域
            
622低電阻區
            
623低電阻區
            
900顯示裝置
            
901襯底
            
902像素部
            
903信號線驅動電路
            
904掃描線驅動電路
            
905密封劑
            
906襯底
            
908液晶層
            
910晶體管
            
911晶體管
            
912晶體管
            
913液晶元件
            
915連接端子電極
            
916端子電極
            
917導電膜
            
918 FPC
            
919各向異性導電劑921平坦化膜923絕緣膜924絕緣膜925密封劑926多層膜927多層膜928電極929電極930電極931電極932絕緣膜933絕緣膜935間隔物936密封劑937絕緣膜941電極943 電極945有機樹脂膜951 布線952布線953區域
            
954FPC
            
955FPC960隔壁961發光層963發光元件964填充材料972柵電極973多層膜
            
974電極
            
975電極
            
976柵極絕緣膜
            
977布線
            
978布線
            
979電極
            
980觸摸傳感器981 電極981a導電膜981b導電膜981c導電膜982電極
            
983電容
            
984電極985絕緣膜986基板987 基板
            
989傳感器部
            
990端子部
            
991絕緣膜9000 桌子9001絕緣膜9002桌腿9003顯示部9004顯示按鈕9005電源供應線9033止動件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9200計算機
            
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
            
9636D⑶C轉換器9637轉換
            
9638操作鍵
            
9639按鈕
            
【權利要求】
            
1.一種包括晶體管的半導體裝置，其特征在于，  該晶體管包括:  襯底上的柵電極；  所述柵電極上的柵極絕緣膜；  所述柵極絕緣膜上的多層膜；  與所述多層膜電連接的一對電極；  所述柵極絕緣膜、所述多層膜及所述一對電極上的第一氧化物絕緣膜；以及  所述第一氧化物絕緣膜上的第二氧化物絕緣膜，  所述多層膜包括氧化物半導體膜及至少含有In和Ga中的任一個的氧化物膜，  所述第一氧化物絕緣膜為使氧透過的氧化物絕緣膜，  所述第二氧化物絕緣膜為包含超過化學計量組成的氧的氧化物絕緣膜，  當進行偏壓溫度應力測試時，所述晶體管的閾值電壓不發生變動、或者向正方向或負方向的變動量為1.0V以下。
            
2.根據權利要求1所述的半導體裝置，其特征在于，  所述氧化物半導體膜至少含有In和Ga中的任一個。
            
3.根據權利要求1所述的半導體裝置，其特征在于，`  與所述氧化物半導體膜的傳導帶底相比，所述氧化物膜的傳導帶底近于真空能級。
            
4.根據權利要求3所述的半導體裝置，其特征在于，  所述氧化物膜的傳導帶底與所述氧化物半導體膜的傳導帶底之間的能量差為0.05eV以上且2eV以下。
            
5.根據權利要求1所述的半導體裝置，其特征在于，  所述氧化物半導體膜和所述氧化物膜都是In-M-Zn氧化物，   所述 M 表示 Al、T1、Ga、Y、Zr、La、Ce、Nd 或 Hf，  所述氧化物膜中的M原子的比率大于所述氧化物半導體膜中的M原子的比率。
            
6.根據權利要求1所述的半導體裝置，其特征在于，  在1.5eV至2.3eV的能量范圍內，利用恒定光電流法所得到的所述多層膜的吸收系數低于 I X 10 3/cm。
            
7.根據權利要求1所述的半導體裝置，其特征在于，  所述氧化物半導體膜與所述氧化物膜之間的硅濃度低于2X 1018atoms/cm3。
            
8.根據權利要求1所述的半導體裝置，其特征在于，  所述半導體裝置為電視裝置、計算機和平板終端中的任一個。
            
9.一種包括晶體管的半導體裝置，其特征在于，  該晶體管包括:  襯底上的柵電極；  所述柵電極上的柵極絕緣膜；  所述柵極絕緣膜上的多層膜；  與所述多層膜電連接的一對電極；  所述柵極絕緣膜、所述多層膜及所述一對電極上的第一氧化物絕緣膜；以及  所述第一氧化物絕緣膜上的第二氧化物絕緣膜，所述多層膜包括氧化物半導體膜及至少含有In和Ga中的任一個的氧化物膜，  所述第二氧化物絕緣膜為包含超過化學計量組成的氧的氧化物絕緣膜。
            
10.根據權利要求9所述的半導體裝置，其特征在于，  所述氧化物半導體膜至少含有In和Ga中的任一個。
            
11.根據權利要求9所述的半導體裝置，其特征在于，  與所述氧化物半導體膜的傳導帶底相比，所述氧化物膜的傳導帶底近于真空能級。
            
12.根據權利要求11所述的半導體裝置，其特征在于，  所述氧化物膜的傳導帶底與所述氧化物半導體膜的傳導帶底之間的能量差為0.05eV以上且2eV以下。
            
13.根據權利要求9所述的半導體裝置，其特征在于，  所述氧化物半導體膜和所述氧化物膜都是In-M-Zn氧化物，   所述 M 表示 Al、T1、Ga、Y、Zr、La、Ce、Nd 或 Hf，  所述氧化物膜中的M原子的比率大于所述氧化物半導體膜中的M原子的比率。
            
14.根據權利要求9所述的半導體裝置，其特征在于，  在1.5eV至2.3eV的能量范圍內，利用恒定光電流法所得到的所述多層膜的吸收系數低于 I X 10 3/cm。
            
15.根據權利要求9所述的半導體裝置，其特征在于，  所述氧化物半導體膜與所述氧化物膜之間的硅濃度低于2X 1018atoms/cm3。
            
16.根據權利要求9所述的半導體裝置，其特征在于，  所述半導體裝置為電視裝置、計算機和平板終端中的任一個。
            
17.一種半導體裝置的制造方法，其特征在于，包括如下步驟:  在襯底上形成柵電極；  在所述柵電極上形成柵極絕緣膜；  在所述柵極絕緣膜上形成包括氧化物半導體膜、以及至少含有In和Ga中的任一個的氧化物膜的多層膜；  形成與所述多層膜電連接的一對電極；  在所述多層膜及所述一對電極上形成第一氧化物絕緣膜；以及  在所述第一氧化物絕緣膜上形成第二氧化物絕緣膜，  在180°C以上且400°C以下的溫度下，保持設置在抽成真空的處理室中的襯底，對所述處理室導入源氣體，將所述處理室中的壓力設定為20Pa以上且250Pa以下，并對設置在所述處理室中的電極供應高頻功率，由此形成所述第一氧化物絕緣膜，  在180°C以上且260°C以下的溫度下，保持設置在抽成真空的處理室中的襯底，對所述處理室導入源氣體，將所述處理室中的壓力設定為IOOPa以上且250Pa以下，并對設置在所述處理室中的電極供應0.17ff/cm2以上且0.5ff/cm2以下的高頻功率，由此形成所述第二氧化物絕緣膜。
            
18.根據權利要求17所述的半導體裝置的制造方法，其特征在于，  作為所述第一氧化物絕緣膜及所述第二氧化物絕緣膜，將含有硅的沉積氣體及氧化性氣體用作為源氣體，以形成氧化硅膜或氧氮化硅膜。
            
19.根據權利要求17所述的半導體裝置的制造方法，其特征在于，作為所述第一氧化物絕緣膜及所述第二氧化物絕緣膜，將硅烷及一氧化二氮用作為源氣體，以形成氧氮化硅膜。``
            
【文檔編號】H01L21/336GK103779423SQ201310511688
            
【公開日】2014年5月7日   申請日期:2013年10月24日   優先權日:2012年10月24日
            
【發明者】肥塚純一, 島行德, 德永肇, 佐佐木俊成, 村山佳右, 松林大介   申請人:株式會社半導體能源研究所
            


                        
            
                        
            
                        
            
                            
                        
            

                        
                            
                    
            
                    
                    


                     
                        
                        
                    

                
            

                
                
            
                    
            
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