JP2015130482A - 半導体装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】絶縁表面上のゲート電極と、ゲート電極と重なる酸化物半導体膜と、ゲート電極及び酸化物半導体膜の間であって、酸化物半導体膜と接するゲート絶縁膜と、酸化物半導体膜において、ゲート絶縁膜と接する面と反対側の面において接する保護膜と、酸化物半導体膜に接する一対の電極と、を有し、ゲート絶縁膜または保護膜は、加熱処理により放出する窒素酸化物の放出量より、加熱処理により放出する質量電荷比m/z=17の気体の放出量が多い半導体装置である。
【選択図】図1
Description
本実施の形態では、本発明の一態様である半導体装置、及びその作製方法について図面を参照して説明する。本実施の形態に示すトランジスタ10は、ボトムゲート構造のトランジスタである。
図1(A)乃至図1(C)に、半導体装置が有するトランジスタ10の上面図及び断面図を示す。図1(A)はトランジスタ10の上面図であり、図1(B)は、図1(A)の一点鎖線A−B間の断面図、図1(C)は、図1(A)の一点鎖線C−D間の断面図である。なお、図1(A)では、明瞭化のため、基板11、ゲート絶縁膜15、保護膜21などを省略している。
次に、図1に示すトランジスタ10の作製方法について、図3を用いて説明する。なお、図3において、図1(A)の一点破線A−Bに示すチャネル長方向の断面図、及び一点破線C−Dに示すチャネル幅方向の断面図を用いて、トランジスタ10の作製方法を説明する。
本実施の形態に示すトランジスタ10の変形例について、図4を用いて説明する。本変形例で説明するトランジスタは、ゲート絶縁膜または保護膜が積層構造である例について説明する。
本実施の形態に示すトランジスタ10の変形例について、図5を用いて説明する。本実施の形態に示すトランジスタ10は、チャネルエッチ型のトランジスタであったが、本変形例で説明するトランジスタ10cは、チャネル保護型のトランジスタである。
本実施の形態に示すトランジスタ10の変形例について、図6を用いて説明する。本実施の形態に示すトランジスタ10は、一つのゲート電極を備えたトランジスタであったが、本変形例で説明するトランジスタ10eは、酸化物半導体膜を挟む2つのゲート電極を有する。
本実施の形態に示すトランジスタ10の変形例について、図7及び図8を用いて説明する。本実施の形態に示すトランジスタ10は、酸化物半導体膜が単層であったが、本変形例で説明するトランジスタ10f、10gは、多層膜を有する。
次に、図7(A)に示すトランジスタ10fに設けられる多層膜45、及び図7(D)に示すトランジスタ10gに設けられる多層膜48のバンド構造について、図8を用いて説明する。
本実施の形態に示すトランジスタの変形例について、図10を用いて説明する。本変形例に示すトランジスタ10jは、多階調マスクを用いて形成された酸化物半導体膜17a及び一対の電極19a、20aを有することを特徴とする。
本実施の形態に示すトランジスタの変形例について、図9を用いて説明する。本変形例に示すトランジスタ10kは、保護膜21上に有機絶縁膜38を有する。
本実施の形態では、トランジスタに含まれる酸化物半導体膜、及び該酸化物半導体膜に接する酸化物絶縁膜に含まれる欠陥と、トランジスタ特性の劣化について説明する。
はじめに、酸化物半導体膜に接する酸化物絶縁膜に含まれる窒素酸化物(以下、NOxと表記する(x=0以上2以下、好ましくは1以上2以下))について説明する。
はじめに、固体中の点欠陥の遷移レベルを用いて説明する。遷移レベルとは、ギャップ内に準位を形成する不純物あるいは欠陥(以下、欠陥Dと記す。)の荷電状態を説明する概念であり、欠陥の形成エネルギーから算出される。すなわち、遷移レベルは、ドナー準位やアクセプター準位と類似の概念である。
上記遷移レベルの計算結果を受け、以下ではNO2分子のESRシグナルを計算にて求めた。また、ここではSiO2内のO原子にN原子が置換したモデルについても同様の検証を行った。
以下では、上記の結果をもとに、プラスゲートBTストレス試験(+GBT)を行ったときの、トランジスタのしきい値電圧がプラスシフトする現象について、そのメカニズムを考察する。
次に、酸化物半導体膜に含まれる欠損の一つである、酸素欠損VO中に位置するH原子(以下、VOHと表記する。)について説明する。
はじめに、酸化物半導体膜に存在するHの形態のエネルギー差と安定性について、計算した結果を説明する。ここでは、酸化物半導体膜としてInGaZnO4(以下、IGZO(111)と示す。)を用いた。
次に、酸素欠損(VO)中にH原子が取り込まれたVOHの熱力学的状態に関して電子状態計算を用いて評価した結果を説明する。
酸化物半導体膜内部、及び酸化物半導体膜と外部との界面近傍において、DOS(Density of States)が存在すると、酸化物半導体膜を有するトランジスタを劣化させる要因などとなる。酸化物半導体膜内部、及びその界面近傍のDOSは、酸素(O)、酸素欠損(VO)、水素(H)、及び窒素酸化物(NOx)の位置や結合関係によって説明することができる。以下、モデルの概要を説明する。
次に、酸化物半導体膜を有するトランジスタの劣化のメカニズムについて述べる。酸化物半導体膜を有するトランジスタは、光が照射されている場合と、光が照射されていない場合とで、特性が劣化するときの挙動が異なる。光が照射されている場合は、酸化物半導体膜内部の深い位置のDOS(bulk deep DOS)が大きく影響する可能性がある。光が照射されていない場合は、酸化物半導体膜の表面近傍(絶縁膜(Insulator)との界面またはその近傍)の浅い位置のDOS(surface shallow DOS)が関係している可能性がある。
次に、光が照射されている場合(明状態)における劣化のメカニズムについて述べる。明状態では、酸化物半導体膜内部の深い位置のDOS(bulk deep DOS)による電荷の捕獲、放出の関係から、トランジスタの劣化のメカニズムについて説明することができる。
トランジスタに安定した電気特性を付与するためには、酸化物半導体膜内部、及びその界面近傍にDOSをより少なくすること(高純度真性化)が重要である。以下では、酸化物半導体膜の高純度真性化のプロセスモデルについて説明する。そこで、まずは、酸化物半導体膜の、脱水化及び脱水素化について説明し、次に、酸素欠損(VO)を酸素で埋めることによる加酸素化について説明する。
本実施の形態では、トランジスタに含まれる酸化物半導体膜に含まれる不純物と、トランジスタ特性の劣化について説明する。ここでは、酸化物半導体膜としてIGZO(111)を用い、不純物の一つとして炭素を用いて説明する。
IGZO(111)にCを導入したモデルについて、電子状態の計算を行った。
(1)乃至(6)に示す格子間にCを配置したモデルについては、構造最適化後の全エネルギーを比較することで安定配置を調べた。計算条件を表8に示す。なお、交換相関汎関数にGGAを適用しているため、バンドギャップは過小評価される傾向にある。
次に、1個のInをCに置換したモデルの最適構造および状態密度を図35に示す。なお、図35(B)において、横軸において、フェルミ準位Efを0eVとする。
次に、CがOと置き換わるかを検討した。1個のOをCに置換する場合、Oサイトは結合相手である金属の組み合わせを考慮すると4箇所あるので、それぞれ置換モデルを作成し、構造最適化計算を行った。この結果、2個のGaと1個のZnと結合したOをCに置換したモデルがエネルギー的に安定であった。
本実施の形態では、実施の形態1と異なる構造の半導体装置、及びその作製方法について図面を参照して説明する。本実施の形態に示すトランジスタ50は、実施の形態1に示すトランジスタ10と比較して、トップゲート構造のトランジスタである点が異なる。
図38(A)乃至図38(C)に、トランジスタ50の上面図及び断面図を示す。図38(A)はトランジスタ50の上面図であり、図38(B)は、図38(A)の一点鎖線A−B間の断面図であり、図38(C)は、図38(A)の一点鎖線C−D間の断面図である。なお、図38(A)では、明瞭化のため、基板51、保護膜53、ゲート絶縁膜59、絶縁膜63などを省略している。
次に、図38に示すトランジスタの作製方法について、図39を用いて説明する。なお、図39において、図38(A)の一点破線A−Bに示すチャネル長方向の断面図、及び一点破線C−Dに示すチャネル幅方向の断面図を用いて、トランジスタ50の作製方法を説明する。
実施の形態4に示すトランジスタ50の変形例について、図40を用いて説明する。本変形例で説明するトランジスタは、ゲート絶縁膜または保護膜が積層構造である例について説明する。
実施の形態4に示すトランジスタ50の変形例について、図41を用いて説明する。本変形例で説明するトランジスタは、一対の電極とゲート絶縁膜の間に酸化物半導体膜を有する例について説明する。
本実施の形態では、上記実施の形態で説明した半導体装置に含まれているトランジスタにおいて、酸化物半導体膜に適用可能な一態様について説明する。
以下では、CAAC−OSおよびnc−OSの成膜モデルの一例について説明する。
本実施の形態では、本発明の一態様の表示パネルの構成例について説明する。
図42(A)は、本発明の一態様の表示パネルの上面図であり、図42(B)は、本発明の一態様の表示パネルの画素に液晶素子を適用する場合に用いることができる画素回路を説明するための回路図である。また、図42(C)は、本発明の一態様の表示パネルの画素に有機EL素子を適用する場合に用いることができる画素回路を説明するための回路図である。
また、画素の回路構成の一例を図42(B)に示す。ここでは、VA型液晶表示パネルの画素に適用することができる画素回路を示す。
画素の回路構成の他の一例を図42(C)に示す。ここでは、有機EL素子を用いた表示パネルの画素構造を示す。
本実施の形態では、本発明の一態様の半導体装置を適用した表示モジュールについて、説明する。また、本発明の一態様の半導体装置が適用された電子機器の構成例について説明する。
本実施例では、本発明の一態様に係るトランジスタに適用できる酸化物絶縁膜である試料A1、並びに比較用の試料A2及び試料A3をそれぞれ作製した。
試料A1は、実施の形態1に示すゲート絶縁膜15及び保護膜21の少なくとも一方(図1参照)に適用できる形成条件を用いたプラズマCVD法により、シリコンウェハ上に酸化物絶縁膜を形成して、作製された。
試料A2は、試料A1の酸化物絶縁膜の代わりに、以下の条件を用いて酸化物絶縁膜を形成した。
試料A3は、試料A1の酸化物絶縁膜の代わりに、以下の条件を用いて酸化物絶縁膜を形成した。
試料A1乃至試料A3についてTDS分析を行った。なお、各試料において、各試料が搭載されるステージを55℃以上997℃以下で加熱した。試料A1乃至試料A3において、質量電荷比m/z=30の気体(一酸化窒素)の放出量、質量電荷比m/z=44の気体(一酸化二窒素)の放出量、質量電荷比m/z=46の気体(二酸化窒素)の放出量をそれぞれ、図47(A)、(B)、及び(C)に示す。また、試料A1乃至試料A3において、質量電荷比m/z=17の気体(アンモニア)の放出量、質量電荷比m/z=18の気体(水)の放出量、及び質量電荷比m/z=28の気体(窒素分子)の放出量をそれぞれ、図48(A)、(B)、及び(C)に示す。
試料A1及び試料A2についてSIMS分析を行った。なお、各試料において、酸化物絶縁膜(SiON)の表面からシリコンウェハ(Si)へ向かって、水素、炭素、窒素、フッ素の濃度を測定した。試料A1の測定結果を図51(A)に示し、試料A2の測定結果を図51(B)に示す。
本実施例では、本発明の一態様である試料A4、及び比較用の試料A5をそれぞれ作製した。
まず、石英基板上に厚さ35nmの酸化物半導体膜をスパッタリング法で形成した。酸化物半導体膜は、スパッタリングターゲットをIn:Ga:Zn=1:1:1(原子数比)のターゲットとし、流量50%の酸素をスパッタリングガスとしてスパッタリング装置の処理室内に供給し、処理室内の圧力を0.6Paに制御し、2.5kWの直流電力を供給して形成した。なお、酸化物半導体膜を形成する際の基板温度を170℃とした。
試料A5は、試料A4における第1の酸化物絶縁膜の成膜条件において、以下の条件を用いて第1の酸化物絶縁膜を形成し、その他の条件は試料A4と同様に作製した。
試料A4及び試料A5についてTDS分析(昇温脱離ガス分析)を行った。試料A4及び試料A5において、質量電荷比m/z=17(アンモニア)の気体の放出量、質量電荷比m/z=18(水)の気体の放出量、質量電荷比m/z=28(窒素分子)の気体の放出量をそれぞれ、図52(A)、(B)、及び(C)に示す。また、試料A4及び試料A5において、質量電荷比m/z=30(一酸化窒素)の気体の放出量、質量電荷比m/z=32(酸素)の気体の放出量、及び質量電荷比m/z=46(二酸化窒素)の気体の放出量をそれぞれ、図53(A)、(B)、及び(C)に示す。
本実施例では、本発明の一態様である試料A6、及び比較用の試料A7をそれぞれ作製した。
まず、ガラス基板上に、厚さ400nmの窒化シリコン膜を形成した後、厚さ50nmの酸化窒化シリコン膜を形成した。次に、酸化窒化シリコン膜上に、厚さ35nmの酸化物半導体膜(図54及び図55においてIGZOと示す。)をスパッタリング法で形成した。酸化物半導体膜は、実施例3に示す試料A4の酸化物半導体膜の成膜条件を用いて形成した。
試料A7は、試料A6における第1の酸化物絶縁膜の成膜条件において、実施例3に示す試料A5の第1の酸化物絶縁膜の成膜条件を用いて形成し、その他の条件は試料A6と同様に作製した。
試料A6乃至試料A7についてSIMS分析を行った。なお、各試料において、第2の酸化物絶縁膜(2nd SiON)の表面から酸化物半導体膜(IGZO)へ向かって、水素、炭素、窒素、及びフッ素の濃度を測定した。試料A6における水素の濃度及びシリコンの二次イオン強度の測定結果を図54(A)に示し、試料A7の同様の元素の測定結果を図54(B)に示す。また、試料A6における炭素、窒素、フッ素の濃度の測定結果を図55(A)に示し、試料A7の同様の元素の測定結果を図55(B)に示す。
本実施例に係る試料B1乃至試料B3の作製方法を以下に示す。
まず、実施例3に示す試料A4と同様の条件を用いて、第1の酸化物絶縁膜及び第2の酸化物絶縁膜を形成した。
試料B2は、比較例として試料B1における第1の酸化物絶縁膜の成膜条件における成膜圧力を変え、その他の条件は試料B1と同様に作製した。具体的には、以下の条件を用いて第1の酸化物絶縁膜を形成した試料を試料B2として作製した。
試料B3は、比較例として試料B1における第1の酸化物絶縁膜の成膜条件における成膜圧力を変え、その他の条件は試料B1と同様に作製した。具体的には、以下の条件を用いて第1の酸化物絶縁膜を形成した試料を試料B3として作製した。
試料B1乃至試料B3についてESR測定を行った。ここでは、下記の条件でESR測定を行った。測定温度を−170℃とし、8.92GHzの高周波電力(マイクロ波パワー)を1mWとし、磁場の向きは作製した試料の膜表面と平行とした。なお、NOxに起因するシグナルのスピン密度の検出下限は、4.7×1015spins/cm3であった。スピン数が小さいほど膜中欠損が少ないといえる。
次いで、第1の酸化物絶縁膜の成膜圧力を、ESR測定において良好な結果が得られた試料B1の条件に固定し、成膜ガスの流量比を変化させた試料B4及び試料B5を作製し、その欠陥量を測定した。試料B4及び試料B5の作製方法を以下に示す。
試料B4は、比較例として試料B1における第1の酸化物絶縁膜の成膜条件における成膜ガス流量比を変え、その他の条件は試料B1と同様に作製した。具体的には、以下の条件を用いて第1の酸化物絶縁膜を形成した試料を試料B4として作製した。
試料B5は、比較例として試料B1における第1の酸化物絶縁膜の成膜条件における成膜ガス流量比を変え、その他の条件は試料B1と同様に作製した。具体的には、以下の条件を用いて第1の酸化物絶縁膜を形成した試料を試料B5として作製した。
試料B1、試料B4及び試料B5についてESR測定を行った。試料B4のESR測定結果を図57(A)に示し、試料B1のESR測定結果を図57(B)に示し、試料B5のESR測定結果を図57(C)に示す。ESR測定の条件は、図56(A)乃至図56(C)と同様とした。
本実施例に係る試料C1乃至試料C3として、実施の形態1及び図4(A)に示すトランジスタ10aの構成に相当するトランジスタを作製した。
まず、基板11としてガラス基板を用い、基板11上にゲート電極13を形成した。
試料C2は、試料C1における第1の酸化物絶縁膜の成膜条件における成膜圧力を変え、その他の条件は試料C1と同様に作製した。具体的には、以下の条件を用いて第1の酸化物絶縁膜を形成した試料を試料C2として作製した。
試料C3は、比較例として試料C1における第1の酸化物絶縁膜の成膜条件における成膜圧力を変え、その他の条件は試料C1と同様に作製した。具体的には、以下の条件を用いて第1の酸化物絶縁膜を形成した試料を試料C3として作製した。
試料C1乃至試料C3のトランジスタの初期特性として、Vg−Id特性を測定した。ここでは、基板温度を25℃とし、ソース−ドレイン間の電位差(以下、ドレイン電圧、Vdともいう)を1V、10Vとし、ソース−ゲート電極間の電位差(以下、ゲート電圧、Vgともいう)を−15Vから15Vまで変化させたときのソース−ドレイン間に流れる電流(以下、ドレイン電流、Idともいう)の変化特性、すなわちVg−Id特性を測定した。
次に、試料C1乃至試料C3のゲートBTストレス試験(GBT)及び光ゲートBTストレス試験(PGBT)を行った。
次いで、第1の酸化物絶縁膜の成膜圧力を、上述のVg−Id特性及びゲートBTストレス試験において良好な結果が得られた試料C1の条件に固定し、成膜ガスの流量比を変化させた試料C4及び試料C5を作製し、そのVg−Id特性及び信頼性の評価を行った。試料C4及び試料C5の作製方法を以下に示す。
試料C4は、試料C1における第1の酸化物絶縁膜の成膜条件における成膜ガス流量比を変え、その他の条件は試料C1と同様に作製した。具体的には、以下の条件を用いて第1の酸化物絶縁膜を形成した試料を試料C4として作製した。
試料C5は、比較例として試料C1における第1の酸化物絶縁膜の成膜条件における成膜ガス流量比を変え、その他の条件は試料C1と同様に作製した。具体的には、以下の条件を用いて第1の酸化物絶縁膜を形成した試料を試料C5として作製した。
試料C1、試料C4及び試料C5のトランジスタの初期特性として、Vg−Id特性を測定した。ここでは、基板温度を25℃とし、ドレイン電圧Vdを1V、10Vとし、ゲート電圧Vgを−15V乃至15Vまで変化させたときのドレイン電流Idの変化特性、すなわちVg−Id特性を測定した。
次に、試料C1、試料C4及び試料C5のゲートBTストレス試験及び光ゲートBTストレス試験を行った。
次いで、成膜ガスの流量比、圧力、及び成膜温度のいずれか一以上を変化させて試料C6及び試料C7を作製し、そのVg−Id特性及び信頼性の評価を行った。試料C6及び試料C7の作製方法を以下に示す。
試料C6は比較例であり、試料C1における第1の酸化物絶縁膜の成膜条件における成膜ガス流量比を変え、その他の条件は試料C1と同様に作製した。具体的には、以下の条件を用いて第1の酸化物絶縁膜を形成した試料を試料C6として作製した。
試料C7は比較例であり、試料C1における第1の酸化物絶縁膜の成膜条件における成膜ガス流量比を変え、その他の条件は試料C1と同様に作製した。具体的には、以下の条件を用いて第1の酸化物絶縁膜を形成した試料を試料C7として作製した。
次に、試料C6及び試料C7のゲートBTストレス試験及び光ゲートBTストレス試験を行った。なお、ここでは、試験結果の説明を省略する。
ここで、実施例5において得られた試料のスピン密度と、実施例6において得られたしきい値電圧の変動量を図62に示す。ここでは、試料B1、試料B2、試料B4、試料B6、及び試料B7のスピン密度を横軸とし、試料C1、試料C2、試料C4、試料C6、及び試料C7のマイナスゲートBTストレス試験(ダークマイナスストレス)におけるしきい値電圧の変動量を縦軸として、プロットした。
本実施例に係る試料G1として、実施の形態1及び図4(A)に示すトランジスタ10aの構成に相当するトランジスタを作製した。また、本実施例に係る試料G2及びG6として、実施の形態1及び図6に示すトランジスタ10eの構成に相当するトランジスタを作製した。
試料G1に含まれるトランジスタのチャネル長方向における断面図を図63(A)に示す。図63(A)に示すトランジスタは、チャネルエッチ構造のトランジスタである。また、一対の電極19、20の間隔は、6μmであった。
試料G2に含まれるトランジスタのチャネル長方向における断面図を図63(B)に示す。図63(B)に示すトランジスタは、チャネルエッチ構造のトランジスタである。また、一対の電極19、20の間隔は、6μmであった。
試料G3に含まれるトランジスタのチャネル長方向における断面図を図63(C)に示す。図63(C)に示すトランジスタは、チャネルエッチ構造のトランジスタである。また、一対の電極19、20の間隔は、6μmであった。
試料G4に含まれるトランジスタのチャネル長方向における断面図を図63(D)に示す。図63(D)に示すトランジスタは、チャネルエッチ構造のトランジスタである。また、一対の電極219、220の間隔は、最短で9μmであった。
試料G5に含まれるトランジスタのチャネル長方向における断面図を図63(E)に示す。図63(E)に示すトランジスタは、チャネル保護構造のトランジスタである。一対の電極241、242において、酸化物半導体膜237と接する領域の間隔は、10.5μmであった。
試料G6に含まれるトランジスタのチャネル長方向における断面図を図63(B)に示す。図63(B)に示すトランジスタは、チャネルエッチ構造のトランジスタである。また、一対の電極19、20の間隔は、6μmであった。
続いて、試料G1乃至試料G5に含まれるトランジスタにおいて、BTストレス試験を行った。
次に、試料G2、試料G4、試料G5及び試料G6において、暗状態においてゲートBTストレス試験を繰り返し行った。
はじめに、試料D1の作製方法について、説明する。
試料D2の作製方法について説明する。
次に、試料D1及び試料D2において、第1の酸化物絶縁膜SiON及び酸化物半導体膜IGZOに含まれる18Oの濃度プロファイルをSIMSで測定した。ここでは、ガラス基板側から第2の酸化物絶縁膜に向けて18Oの濃度を測定した。
はじめに、試料E1の作製方法について、説明する。
試料E2の作製方法について説明する。
次に、試料E1及び試料E2についてESR測定を行った。ESR測定は、所定の温度で、マイクロ波の吸収の起こる磁場の値(H0)から、式g=hν/βH0、を用いてg値というパラメータが得られる。なお、νはマイクロ波の周波数である。hはプランク定数であり、βはボーア磁子であり、どちらも定数である。
Claims (17)
- 絶縁表面上のゲート電極と、
前記ゲート電極と重なる酸化物半導体膜と、
前記ゲート電極及び前記酸化物半導体膜の間であって、前記酸化物半導体膜と接するゲート絶縁膜と、
前記酸化物半導体膜において、前記ゲート絶縁膜と接する面と反対側の面において接する保護膜と、
前記酸化物半導体膜に接する一対の電極と、
を有し、
前記ゲート絶縁膜または前記保護膜は、加熱処理により放出する窒素酸化物の放出量より、加熱処理により放出する質量電荷比m/z=17の気体の放出量が多い領域を有することを特徴とする半導体装置。 - 絶縁表面上のゲート電極と、
前記ゲート電極と重なる酸化物半導体膜と、
前記ゲート電極及び前記酸化物半導体膜の間であって、前記酸化物半導体膜と接するゲート絶縁膜と、
前記酸化物半導体膜において、前記ゲート絶縁膜と接する面と反対側の面において接する保護膜と、
前記酸化物半導体膜に接する一対の電極と、
を有し、
前記ゲート絶縁膜または前記保護膜は、加熱処理により放出する質量電荷比m/z=30の気体の放出量より、加熱処理により放出する質量電荷比m/z=17の気体の放出量が多い領域を有することを特徴とする半導体装置。 - 絶縁表面上のゲート電極と、
前記ゲート電極と重なる酸化物半導体膜と、
前記ゲート電極及び前記酸化物半導体膜の間であって、前記酸化物半導体膜と接するゲート絶縁膜と、
前記酸化物半導体膜において、前記ゲート絶縁膜と接する面と反対側の面において接する保護膜と、
前記酸化物半導体膜に接する一対の電極と、
を有し、
前記ゲート絶縁膜または前記保護膜は、加熱処理により放出する質量電荷比m/z=46の気体の放出量より、加熱処理により放出する質量電荷比m/z=17の気体の放出量が多い領域を有することを特徴とする半導体装置。 - 請求項1乃至請求項3のいずれか一項において、
前記加熱処理により放出する前記質量電荷比m/z=30の気体、または前記加熱処理により放出する質量電荷比m/z=46の気体の放出量が検出下限以下である領域を有し、
前記加熱処理により放出する質量電荷比m/z=17の気体の放出量が1×1018個/cm3以上5×1019個/cm3以下である領域を有することを特徴とする半導体装置。 - 請求項1乃至請求項4のいずれか一項において、
前記質量電荷比m/z=30の気体は一酸化窒素を有し、前記質量電荷比m/z=46の気体は二酸化窒素を有し、
前記質量電荷比m/z=17の気体はアンモニアを有することを特徴とする半導体装置。 - 絶縁表面上のゲート電極と、
ゲート電極と重なる酸化物半導体膜と、
ゲート電極及び酸化物半導体膜の間であって、酸化物半導体膜と接するゲート絶縁膜と、
酸化物半導体膜において、ゲート絶縁膜と接する面と反対側の面において接する保護膜と、
酸化物半導体膜に接する一対の電極と、
を有するトランジスタを有し、
前記トランジスタに負荷を与える時間に対するトランジスタのしきい値電圧の変動量を示す両対数グラフにおいて、横軸と縦軸の対数目盛の間隔が等しく、
前記しきい値電圧の変動量の絶対値の累乗近似線と、しきい値電圧の変動量の絶対値が0Vである直線とが、なす角度が−3°以上20°未満であり、
前記トランジスタに負荷を与える時間が0.1時間のときのしきい値電圧の変動量の絶対値が、0.3V未満であることを特徴とする半導体装置。 - 絶縁表面上のゲート電極と、
ゲート電極と重なる酸化物半導体膜と、
ゲート電極及び酸化物半導体膜の間であって、酸化物半導体膜と接するゲート絶縁膜と、
酸化物半導体膜において、ゲート絶縁膜と接する面と反対側の面において接する保護膜と、
酸化物半導体膜に接する一対の電極と、
を有するトランジスタを有し、
前記トランジスタに負荷を与える時間に対するトランジスタのしきい値電圧の変動値の累乗近似線の指数が、−0.1以上0.3以下であり、
前記トランジスタに負荷を与える時間が0.1時間のときのしきい値電圧の変動量の絶対値が0.3V未満であることを特徴とする半導体装置。 - 請求項1乃至請求項7のいずれか一項において、
前記ゲート絶縁膜または前記保護膜は、電子スピン共鳴法で測定したスピンの密度が1×1018spins/cm3未満である領域を有することを特徴とする半導体装置。 - 請求項1乃至請求項7のいずれか一項において、
前記ゲート絶縁膜または前記保護膜は、電子スピン共鳴法で測定したスピンの密度が1×1017spins/cm3以上1×1018spins/cm3未満である領域を有することを特徴とする半導体装置。 - 請求項8または請求項9において、
前記ゲート絶縁膜または前記保護膜は、電子スピン共鳴スペクトルにおいて、g値が2.037以上2.039以下の第1のシグナル、g値が2.001以上2.003以下の第2のシグナル、及びg値が1.964以上1.966以下の第3のシグナルが観測される領域を有することを特徴とする半導体装置。 - 請求項10において、
前記第1のシグナルおよび前記第2のシグナル、並びに前記第2のシグナル及び前記第3のシグナルのスプリット幅が、XバンドのESR測定において5mTであることを特徴とする半導体装置。 - 請求項8乃至請求項11のいずれか一項において、
前記ゲート絶縁膜または前記保護膜は、窒素酸化物に起因するシグナルが観測される領域を有することを特徴とする半導体装置。 - 請求項1乃至請求項12のいずれか一項において、
前記窒素酸化物は、一酸化窒素または二酸化窒素を有することを特徴とする半導体装置。 - 請求項1乃至請求項13のいずれか一項において、
前記絶縁表面及び前記ゲート電極の間に、前記保護膜、前記酸化物半導体膜、及び前記ゲート絶縁膜を有することを特徴とする半導体装置。 - 請求項1乃至請求項13のいずれか一項において、
前記絶縁表面及び前記酸化物半導体膜の間に、前記ゲート電極及び前記ゲート絶縁膜を有することを特徴とする半導体装置。 - 請求項1乃至請求項15のいずれか一項において、
前記一対の電極は、前記酸化物半導体膜及び前記保護膜の間に設けられることを特徴とする半導体装置。 - 請求項1乃至請求項15のいずれか一項において、
前記一対の電極は、前記酸化物半導体膜及び前記ゲート絶縁膜の間に設けられることを特徴とする半導体装置。
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