TWI500153B - 場效電晶體 - Google Patents

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Description

場效電晶體
本發明係有關於一種場效電晶體，包含一氧化物半導體。
近年來，氧化物半導體是一種吸引許多注意的新穎半導體材料，其具有屬於多晶矽之優點的高移動性，以及屬於非晶矽之優點的均勻元件特性。
在專利文獻1中提出一種場效電晶體，其包含一具有銦(In)、鋅(Zn)、及鎵(Ga)之氧化物(一種具有In-Ga-Zn-O組成物的材料)，做為一氧化物半導體。
[參考文獻]
[專利文獻1]日本公告專利申請案第2006-173580號
但是，具有In-Ga-Zn-O組成物的材料包含有昂貴的原料，因此具有高成本的困擾。
針對以上的問題，本案的目的是要提供一種具有極佳載子濃度控制性及穩定性的低成本氧化物半導體，以及提供一種包含該氧化物半導體材料的場效電晶體。
一種包含銦(In)、矽(Si)、及鋅(Zn)的氧化物(一種具有In-Si-Zn-O組成物的材料)被用來做為一氧化物半導體材料。在此，該氧化物半導體膜內的Si含量是大於或等於4 mol%並且及小於或等於8 mol%。
本發明的一實施例是一種場效電晶體，包含一閘極電極、一閘極絕緣膜、一氧化物半導體膜、一源極電極、以及一汲極電極。在該場效電晶體中，該氧化物半導體膜是一包含銦、矽、及鋅的氧化物，而矽在該氧化物半導體膜內的含量是大於或等於4 mol%並且小於或等於8 mol%。
透過使用具有In-Si-Zn-O組成物的材料，其能以低成本來提供一種具有穩定特性的場效電晶體。
本發明揭露於本說明書內的實施例將於下文中配合圖式來加以說明。應注意，本發明並不僅限於以下的說明而已，熟知此技藝的人士可以輕易理解到，本發明的模式及細節可以在不脫離本發明之精神及範疇的情形下，以多種方式加以修改。因此，本發明不應被視為侷限於以下有關於實施例的說明而已。
(實施例1)
第1圖是一包含一氧化物半導體之場效電晶體的示意剖面圖。該場效電晶體包含一基板10、一基極絕緣膜20、閘極電極30、閘極絕緣膜40、氧化物半導體膜50、以及一金屬膜60。應注意，該氧化物半導體膜50是一In-Si-Zn-O薄膜。
第1圖中所示的場效電晶體具有一通道蝕刻底部閘極結構。應注意，該場效電晶體的結構並不限於此，也可以是所需要的頂部閘極或底部閘極結構。
以玻璃基板來做為基板10是合適的。在如果稍後要以高溫度進行熱處理的情形中，較適合使用應變點是730℃或更高的玻璃基板。此外，從耐熱性的觀點來看，較適合使用氧化鋇(BaO)含量多於氧化硼(B2 O3 )的玻璃基板。
由絕緣材料構成的基板，例如陶瓷基板、石英玻璃基板、石英基板、或藍寶石基板，亦可用來代替玻璃基板做為基板10。另一種方式是以使用結晶玻璃基板或類似者來做為基板10。
基極絕緣膜20的功能是防止雜質元素自基板10擴散出來。應注意，基極絕緣膜20可由一種或多種自氧化矽薄膜、氮化矽薄膜、氮氧化矽薄膜、以及氧氮化矽薄膜中選出之薄膜所構成的。
應注意，在使用絕緣基板做為基板10的情形中，並無必要設置基極絕緣膜20。也就是說，閘極電極30可形成於具有一絕緣表面的基板10上。
可以使用一金屬導電膜來做為閘極電極30。至於該金屬導電膜的材料，可以使用自鋁(Al)、鉻(Cr)、銅(Cu)、鉭(Ta)、鈦(Ti)、鉬(Mo)、以及鎢(W)中選出的元素；包含這些元素任一者做為成分的合金；或類似者。例如說，可以採用鈦膜、鋁膜、鈦膜的三層結構；鉬膜、鋁膜、鉬膜的三層結構；或類似者。應注意，該金屬導電膜並不限於是三層結構，也可以是單層結構、雙層結構、或是四層或更多層的堆疊結構。
閘極絕緣膜40是與氧化物半導體膜50接觸，因此最好具有高耐受電壓的緻密薄膜。因此，特佳的情形是閘極絕緣膜40是以使用微波(2.45GHz)的高密度電漿CVD(化學氣相沉積)法來加以形成。這是為了減少閘極絕緣膜40形成時的電漿損害。因此之故，可以減少閘極絕緣膜40內所產生的缺陷，且與稍後形成之氧化物半導體膜50間的界面情形也會有利。如果氧化物半導體膜50與閘極絕緣膜40間的界面情形是不利的，則在該氧化物半導體內之雜質與主要成分間之鍵結切開時所生成的懸空鍵會在做為場效電晶體可靠度評估用之典型測試的偏壓溫度(BT)測試中造成臨限電壓的偏移。
最好閘極絕緣膜40能儘可能少包含諸如水份及氫之類的雜質。此外，閘極絕緣膜40可以使用氧化矽、氮化矽、氮氧化矽、氧氮化矽、氧化鋁、氮化鋁、氮氧化鋁、氧氮化鋁、氧化鉿、或類似者的薄膜來構成。
氧化物半導體膜50是如前所述的In-Si-Zn-O薄膜，而該薄膜內的Si含量是大於或等於4 mol%並且小於或等於8 mol%。
被認為能做為如施體的雜質，例如氫、水份、羥基、以及氫氧化物(亦稱為氫化合物)，係特意自氧化物半導體膜50內加以移除，而後將移除這些雜質之步驟中同時會減少的氧加以供應至氧化物半導體膜50。因此，可將氧化物半導體膜50加以純化而在電性上變成i型(本質)。此處理作業的目的在於抑制場效電晶體電氣特性的起伏波動。
氧化物半導體膜50的氫濃度愈小，該氧化物半導體膜50就愈接近i型。因此，氧化物半導體膜50內的氫濃度最好是5×1019 原子/cm3 或更低，更好是5×1018 原子/cm3 或更低，再更好是5×1017 原子/cm3 或更低，再再更好是低於5×1016 原子/cm3 。氫濃度可由二次離子質譜分析(SIMS)來加以測量。
在一氧化物半導體中，其係一寬帶隙半導體，少數載子的密度低，且也不易感應生成少數載子。因此，可以說在包含氧化物半導體膜50的場效電晶體中不容易產生通道電流；因此，關閉狀態電流不易於流通。
此外，碰撞游離及雪崩崩潰(avalanche breakdown)也不太可能發生在包含有由寬帶隙半導體所形成之氧化物半導體膜50的場效電晶體內。因此，可以說包含氧化物半導體膜50的場效電晶體對於熱載子劣化具有抗性。這是因為熱載子劣化主要是由雪崩崩潰所致之載子數量增加及加速至高速度之載子注入至閘極絕緣膜內而造成的。
金屬膜60是用來做為源極電極或汲極電極。就金屬膜60而言，可以使用諸如鋁(Al)、鉻(Cr)、銅(Cu)、鉭(Ta)、鈦(Ti)、鉬(Mo)、或鎢(W)之類的金屬材料；或者包含這些金屬材料任一者做為成分的合金材料。此外，金屬膜60可以具有的結構是一層諸如鉻(Cr)、鉭(Ta)、鈦(Ti)、鉬(Mo)、或鎢(W)之類的難熔金屬薄膜疊覆於一層鋁(Al)、銅(Cu)、或類似者之金屬膜的一側或二側上。應注意，可以使用添加有諸如矽(Si)、鈦(Ti)、鉭(Ta)、鎢(W)、鉬(Mo)、鉻(Cr)、釹(Nd)、鈧(Sc)、或釔(Y)之類可防止鋁膜內生成小丘(Hillocks)或晶鬚(Whiskers)的元素的鋁材料，因之可以得到具有高耐熱性的金屬膜60。
(實施例2)
接下來將配合第25A圖至第25D圖及第26A圖至第26D圖來說明具有第1圖所示之結構的場效電晶體的製程。
如第25A圖中所示，基極絕緣膜20形成於基板10上。如第25B圖中所示，一導電膜35形成於基極絕緣膜20上。如第25C圖中所示，在第一光微影製程內形成閘極電極30。如第25D圖中所示，閘極絕緣膜40形成於閘極電極30上。如第26A圖中所示，一氧化物半導體膜55形成於閘極絕緣膜40上。如第26B圖中所示，將該氧化物半導體膜55加以蝕刻而形成氧化物半導體膜50。如第26C圖中所示，一金屬膜65形成於氧化物半導體膜50上。如第26D圖中所示，將該金屬膜65加以蝕刻而形成金屬膜60。第1圖中所示的場效電晶體即透過前述的步驟而製成。
下面針對這些步驟提出一些補充性的說明。
在第25C圖所示的閘極電極30成形步驟中，可以使用噴墨法來製成第一光微影製程中所用的光阻遮罩。在以噴墨法製成光阻遮罩時是不使用光罩；因此，製造成本可以降低。
在第25D圖所示的閘極絕緣膜40成形步驟中，閘極絕緣膜40是以例如說濺鍍法製成的。最好是將設有閘極電極30的基板10在濺鍍裝置的預熱腔室加以預熱，做為在該薄膜形成前所進行的預處理，以將吸附於基板10上諸如氫及水份之類的雜質加以移走及消除。此預熱的目的在於儘可能地防止諸如氫及水份之類的雜質被包含於稍後所形成的閘極絕緣膜40及氧化物半導體膜50。此外，其上形成有包括閘極絕緣膜40在內之薄膜的基板10也可以加以預熱。
預熱的適當溫度是高於或等於100℃且低於或等於400℃。高於或等於150℃且低於或等於300℃的溫度是較佳的。此外，最好是使用低溫泵做為預熱腔室的抽氣單元。
在第26A圖所示的氧化物半導體膜55形成步驟中，氧化物半導體膜55是以濺鍍法加以形成的。
在氧化物半導體膜55形成之前，基板10是在減壓狀態下放置於處理腔室內，並且將該基板10加熱至高於或等於室溫並低於400℃的溫度。接著，在一種存留於該處理腔室的水份被移除的狀態下將去除掉氫及水份的濺鍍氣體加以引入的同時，將電壓施加於基板10及一標靶之間，以將氧化物半導體膜55加以形成於基板10上。
使用截留真空泵來做為用以移除殘留於處理腔室內之水份的抽氣單元是合適的。例如說低溫泵、離子泵、或鈦昇華泵。另一種方式是可以使用設有冷阱的渦輪泵來做為抽氣單元。含有氫原子的化合物，例如水(H2 O)或類似者(最好也有包含碳原子的化合物)，可自處理腔室內消除掉；因此，可以減低形成於處理腔室內的氧化物半導體膜55內所含的雜質濃度。再者，以濺鍍法所進行的薄膜形成作業是在存留於處理腔室內水份透過低溫泵移除後進行的；因此，基板10在形成氧化物半導體膜55時的溫度可以設定高於或等於室溫且低於400℃。
應注意，在以濺鍍法形成氧化物半導體膜55之前，最好先以逆向濺鍍作業將附著於閘極絕緣膜40表面上的灰塵加以去除掉。逆向濺鍍作業是指一種在沒有電壓施加至標靶側的情形下利用以射頻電源施加電壓至基板側而生成的反應性電漿來清潔基板表面的方法。應注意，逆向濺鍍作業是在氬氛圍內進行的。另一種可能是使用氮、氦、氧、或類似者來取代氬。
在第26B圖所示的氧化物半導體膜55蝕刻步驟之後，進行用以對氧化物半導體膜50加以脫水或脫氫的熱處理作業。在高於或等於350℃並且低於或等於750℃的溫度進行脫水或脫氫用的熱處理作業是合適的。
例如說，該脫水或脫氫用的熱處理作業是藉由將設有氧化物半導體膜50的基板10放置於做為一種熱處理裝置的電爐內而於氮氛圍內進行。在那之後，將高純度氧氣、高純度一氧化二氮(N2 O)氣體、或超乾燥空氣(一種氮和氧是以4：1的比例混合且露點為-40℃或更低，最好是-60℃或更低的氣體)引入至該爐內，並進行冷卻。最好該氧氣或N2 O氣體內不包含水、氫、以及類似者。此外，氧氣或N2 O氣體的純度是6N(99.9999%)或更高，最好是7N(99.99999%)或更高(亦即，該氧氣或N2 O氣體內的雜質濃度是1ppm或更低，更好是0.1ppm或更低)是合適的。
應注意，熱處理裝置並不限於電爐；例如說，可以使用快速加熱回火(RTA)裝置，例如氣體快速加熱回火(GRTA)裝置或燈泡快速加熱回火(LRTA)裝置。
應注意，該脫水或脫氫用的熱處理作業也可以在第26A圖所示的氧化物半導體膜形成步驟之後進行。
[範例1] ＜In-Si-Zn-O薄膜＞
有四種的In-Si-Zn-O薄膜透過使用具有不同組成物的標靶製成，並將該等In-Si-Zn-O薄膜的特性加以比較。該等標靶的組成物是為下面的[1]至[4]：
[1]In2 O3 ：ZnO=1：2[mol](Si=0[mol%])；
[2]In2 O3 ：ZnO：SiO2 =1：2：0.2[mol](Si=2[mol%])；
[3]In2 O3 ：ZnO：SiO2 =1：2：0.4[mol](Si=4[mol%])；以及
[4]In2 O3 ：ZnO：SiO2 =1：2：1.0[mol](Si=8[mol%])。
第2圖是一圖表，顯示出In-Si-Zn-O標靶內的Si含量與In-Si-Zn-O薄膜內的Si含量的比較結果。在此圖表中，水平軸代表標靶內的Si含量(mol%)，而垂直軸代表薄膜內的Si含量(mol%)。此圖表顯示出標靶內的Si含量是大致上等於薄膜內的Si含量。
第2圖之圖表中所顯示的標靶內Si含量是透過計算而得到。此外，薄膜內的Si含量是以拉塞福反向散射能譜術(RBS)測量得到的。這些Si含量的數是列於表1內。在本說明書中，為簡化起見，這些Si含量是以Si=0、2、4、或8[mol%]來加以表示。
第3圖是一曲線圖，顯示出以X光繞射(XRD)分析法測量一In-Si-Zn-O薄膜的結果。在此曲線圖中，水平軸代表X光的照射角度，而垂直軸代表峰值的強度。此曲線圖顯示出當薄膜內的Si含量增加時，30度至35度的寬廣峰值的強度因為In-Zn-O而減弱。
第4圖是一曲線圖，顯示出In-Si-Zn-O薄膜之霍爾效應移動性相對於薄膜內Si含量的依存性。在此曲線圖中，水平軸代表薄膜內的Si含量，左側垂直軸代表霍爾效應移動性，而右側垂直軸代表載子密度。此曲線圖顯示出當薄膜內的Si含量增加時，霍爾效應移動性(在此曲線圖中以圓圈標示)及載子密度(在此曲線圖中以交叉標示)會減低。
第4圖的曲線圖顯示出以下的結果：當Si含量是4 mol%時，載子密度低於或等於1×1020 /cm3 ；類似的，當Si含量是4 mol%時，霍爾效應移動性低於或等於20cm2 /Vs。
由第3圖及第4圖的曲線圖可以發現到，加入Si可使其能夠控制氧化物半導體膜50的載子密度。
應注意，測量作業中用來得到第3圖及第4圖之曲線圖所示結果的樣本是一片150nm厚的In-Si-Zn-O薄膜，其係已在N2 氛圍內在450℃下做過1小時的熱處理。
＜包含In-Si-Zn-O薄膜之場效電晶體的啟始特性＞
第5圖、第6圖、第7圖、第8圖、第9圖、第10圖、第11圖、第12圖、第13圖、第14圖、第15圖、以及第16圖是曲線圖，顯示出第1圖所示之場效電晶體的I d -V g 特性曲線[log(I d )-V g ]。在這些曲線圖之每一者中，水平軸代表閘極電壓V g [V]的位準，左側垂直軸代表汲極電流的量I d [A](在這些曲線圖中以實線標示)，而右側垂直軸代表場效移動性μFE[cm2 /Vs](在這些曲線圖中以虛線標示)。應注意，這些I d -V g 特性曲線是在汲極電壓V d [V]的位準是1V或10V，且所施加的閘極電壓V g [V]是-30V至30V的條件下測得的。
應注意，在一應用於該測量作業的場效電晶體中，其係以100nm厚的SiON薄膜做為閘極絕緣膜40，並以100nm厚的Ti薄膜做為金屬膜60。此外，氧化物半導體膜50的厚度是20nm，通道長度L 是10μm，通道寬度W 是50μm。該場效電晶體的氧化物半導體膜50是以下列方式製成的：一基板在室溫下在氣體比例為Ar/O2 =67/33[%]而總壓力為0.4Pa的氛圍內利用100W的直流電流進行濺鍍。
第5圖、第6圖、以及第7圖是曲線圖，顯示出氧化物半導體膜50內之Si含量為[1]Si=0[mol%]的場效電晶體的I d -V g 特性曲線。這三條曲線圖顯示出在形成氧化物半導體膜50之後在不同條件下進行熱處理過後的場效電晶體I d -V g 特性曲線測量結果。第5圖的場效電晶體是在N2 氛圍內在350℃進行熱處理1小時。第6圖的場效電晶體是在N2 氛圍內在450℃進行熱處理1小時。第7圖的場效電晶體是在N2 氛圍內在600℃進行熱處理1小時，而後在N2 ：O2 =4：1的氛圍內(下文中此氛圍亦稱為乾燥空氣)在450℃進行熱處理1小時。
第5圖及第6圖顯示出的該等場效電晶體每一者的關閉狀態電流均是1×10-13 A或更小，而其開通狀態電流則是1×10-5 A或更大，其開通/關閉比是108 或更大；因此，可以得到極佳的開關特性。再者，場效移動性μFE可達到45cm2 /Vs。
但是，第7圖顯示出的該場效電晶體不具有足夠的開通/關閉比。再者，該場效電晶體正常是開通的。
第8圖、第9圖、以及第10圖是曲線圖，顯示出氧化物半導體膜50內之Si含量為[2]Si=2[mol%]的場效電晶體的I d -V g 特性曲線。這三條曲線圖顯示出在形成氧化物半導體膜50之後在不同條件下進行熱處理過後的場效電晶體I d -V g 特性曲線測量結果。第8圖的場效電晶體是在N2 氛圍內在350℃進行熱處理1小時。第9圖的場效電晶體是在N2 氛圍內在450℃進行熱處理1小時。第10圖的場效電晶體是在N2 氛圍內在600℃進行熱處理1小時，而後在N2 ：O2 =4：1的氛圍內(乾燥空氣)在450℃進行熱處理1小時。
第8圖及第9圖顯示出的該等場效電晶體每一者的關閉狀態電流均是1×10-13 A或更小，而其開通狀態電流則是1×10-5 A或更大，其開通/關閉比是108 或更大；因此，可以得到極佳的開關特性。再者，場效移動性μFE可達到22cm2 /Vs。
但是，第10圖顯示出的該場效電晶體不具有足夠的開通/關閉比。再者，該場效電晶體正常是開通的。
第11圖、第12圖、以及第13圖是曲線圖，顯示出氧化物半導體膜50內之Si含量為[3]Si=4[mol%]的場效電晶體的I d -V g 特性曲線。這三條曲線圖顯示出在形成氧化物半導體膜50之後在不同條件下進行熱處理過後的場效電晶體I d -V g 特性曲線測量結果。第11圖的場效電晶體是在N2 氛圍內在350℃進行熱處理1小時。第12圖的場效電晶體是在N2 氛圍內在450℃進行熱處理1小時。第13圖的場效電晶體是在N2 氛圍內在600℃進行熱處理1小時，而後在N2 ：O2 =4：1的氛圍內(乾燥空氣)在450℃進行熱處理1小時。
第11圖、第12圖、以及第13圖顯示出的該等場效電晶體每一者的關閉狀態電流均是1×10-13 A或更小，而其開通狀態電流則是1×10-5 A或更大，其開通/關閉比是108 或更大；因此，可以得到極佳的開關特性。再者，場效移動性μFE可達到10cm2 /Vs。
第14圖、第15圖、以及第16圖是曲線圖，顯示出氧化物半導體膜50內之Si含量為[4]Si=8[mol%]的場效電晶體的I d -V g 特性曲線。這三條曲線圖顯示出在形成氧化物半導體膜50之後在不同條件下進行熱處理過後的場效電晶體I d -V g 特性曲線測量結果。第14圖的場效電晶體是在N2 氛圍內在350℃進行熱處理1小時。第15圖的場效電晶體是在N2 氛圍內在450℃進行熱處理1小時。第16圖的場效電晶體是在N2 氛圍內在600℃進行熱處理1小時，而後在N2 ：O2 =4：1的氛圍內(乾燥空氣)在450℃進行熱處理1小時。
第14圖、第15圖、以及第16圖顯示出的該等場效電晶體每一者的關閉狀態電流均是1×10-13 A或更小，而其開通狀態電流則是1×10-6 A或更大，其開通/關閉比是107 或更大；因此，可以得到極佳的開關特性。但是，場效移動性μFE是相當低。
這些曲線圖顯示，當Si含量增加時，電晶體的場效移動性減低。另一方面，可以發現到，在不包含Si或Si含量小的情形中，當氧化物半導體膜50形成後所進行之熱處理的溫度升高時，臨限電壓會降低，而該電晶體正常是開通的。
＜包含In-Si-Zn-O薄膜之場效電晶體上進行BT測試的結果＞
第17圖、第18圖、第19圖、第20圖、第21圖、第22圖、第23圖、以及第24圖是曲線圖，顯示出在第1圖所示之電晶體上進行偏壓溫度(BT)測試的結果。在這些曲線圖的每一者中，水平軸代表閘極電壓V g [V]的位準，左側垂直軸代表汲極電流的量I d [A](在這些曲線圖中是以粗實線顯示測試前的結果，而粗虛線顯示測試後的結果)，而右側垂直軸代表場效移動性μFE[cm2 /Vs](在這些曲線圖中是以實線顯示測試前的結果，而虛線顯示測試後的結果)。
用於測量用的場效電晶體是以列方式製造的。一SiON薄膜形成為厚度是100nm，做為閘極絕緣膜40，而後將氧化物半導體膜50形成為厚度是20nm。在那之後，在N2 ：O2 =4：1之氛圍(乾燥空氣)內在350℃進行熱處理1小時。一100nm厚的Ti薄膜形成做為金屬膜60，而後在N2 氛圍內在250℃進行熱處理1小時。此外，該場效電晶體的通道長度L 是20μm，且其通道寬度W 是20μm。
該等BT測試是在150℃下施用20V之閘極電壓(+BT)或-20V之閘極電壓(-BT)1小時的條件下進行。應注意，在此BT測試中，汲極電壓位準V d [V]是設定為1V或10V。
第17圖及第18圖是曲線圖，顯示在氧化物半導體膜50內之Si含量為[1]Si=0[mol%]的場效電晶體上進行測試的結果。第17圖顯示出+BT測試的結果，臨限電壓偏移的量是2.66V。第18圖顯示出-BT測試的結果，臨限電壓偏移的量是-3.42V。
第19圖及第20圖是曲線圖，顯示在氧化物半導體膜50內之Si含量為[2]Si=2[mol%]的場效電晶體上進行測試的結果。第19圖顯示出+BT測試的結果，臨限電壓偏移的量是2.90V。第20圖顯示出-BT測試的結果，臨限電壓偏移的量是-2.59V。
第21圖及第22圖是曲線圖，顯示在氧化物半導體膜50內之Si含量為[3]Si=4[mol%]的場效電晶體上進行測試的結果。第21圖顯示出+BT測試的結果，臨限電壓偏移的量是6.04V。第22圖顯示出-BT測試的結果，臨限電壓偏移的量是-0.22V。
第23圖及第24圖是曲線圖，顯示在氧化物半導體膜50內之Si含量為[4]Si=8[mol%]的場效電晶體上進行測試的結果。第23圖顯示出+BT測試的結果，臨限電壓偏移的量是14.48V。第24圖顯示出-BT測試的結果，臨限電壓偏移的量是-0.12V。
這些曲線圖顯示出，當Si含量增加時，+BT測試的臨限電壓偏移量會增加，而-BT測試的臨限電壓偏移量會減低。因此，一元素要能有效地應用於-BT應力上是包含Si。應注意，在Si含量小的情形中，無法得到對於-BT測試之臨限電壓偏移改善上的重大效益。
因此之故，藉由使用Si含量大於或等於4 mol%且小於或等於8 mol%的In-Si-Zn-O薄膜，其可以製造出能承受高溫度熱處理且可有效抵抗-BT應力的場效電晶體。
本申請案是依據西元2009年12月11日向日本專利局提出申請之日本專利申請案第2009-281408號，其全部內容係引用於此，做為參考。
10．．．基板
20．．．基極絕緣膜
30．．．閘極電極
35．．．導電膜
40．．．閘極絕緣膜
50．．．氧化物半導體膜
55．．．氧化物半導體膜
60．．．金屬膜
65．．．金屬膜
在所附的圖式中：
第1圖是一包含一氧化物半導體之場效電晶體的示意剖面圖。
第2圖是一圖表，顯示出In-Si-Zn-O標靶內的Si含量與In-Si-Zn-O薄膜內的Si含量的比較結果。
第3圖是一曲線圖，顯示出以X光繞射(XRD)分析法測量一In-Si-Zn-O薄膜的結果。
第4圖是一曲線圖，顯示出In-Si-Zn-O薄膜之霍爾效應移動性相對於薄膜內Si含量的依存性。
第5圖是一曲線圖，顯示出一場效電晶體([1]Si=0[mol%]，熱處理條件是N2 氛圍內350℃)的啟始特性。
第6圖是一曲線圖，顯示出一場效電晶體([1]Si=0[mol%]，熱處理條件是N2 氛圍內450℃)的啟始特性。
第7圖是一曲線圖，顯示出一場效電晶體([1]Si=0[mol%]，熱處理條件是N2 氛圍內600℃，而後在乾燥空氣內450℃)的啟始特性。
第8圖是一曲線圖，顯示出一場效電晶體([2]Si=2[mol%]，熱處理條件是N2 氛圍內350℃)的啟始特性。
第9圖是一曲線圖，顯示出一場效電晶體([2]Si=2[mol%]，熱處理條件是N2 氛圍內450℃)的啟始特性。
第10圖是一曲線圖，顯示出一場效電晶體([2]Si=2[mol%]，熱處理條件是N2 氛圍內600℃，而後在乾燥空氣內450℃)的啟始特性。
第11圖是一曲線圖，顯示出一場效電晶體([3]Si=4[mol%]，熱處理條件是N2 氛圍內350℃)的啟始特性。
第12圖是一曲線圖，顯示出一場效電晶體([3]Si=4[mol%]，熱處理條件是N2 氛圍內450℃)的啟始特性。
第13圖是一曲線圖，顯示出一場效電晶體([3]Si=4[mol%]，熱處理條件是N2 氛圍內600℃，而後在乾燥空氣內450℃)的啟始特性。
第14圖是一曲線圖，顯示出一場效電晶體([4]Si=8[mol%]，熱處理條件是N2 氛圍內350℃)的啟始特性。
第15圖是一曲線圖，顯示出一場效電晶體([4]Si=8[mol%]，熱處理條件是N2 氛圍內450℃)的啟始特性。
第16圖是一曲線圖，顯示出一場效電晶體([4]Si=8[mol%]，熱處理條件是N2 氛圍內600℃，而後在乾燥空氣內450℃)的啟始特性。
第17圖是一曲線圖，顯示出在場效電晶體([1]Si=0[mol%])上進行+BT測試的結果。
第18圖是一曲線圖，顯示出在場效電晶體([1]Si=0[mol%])上進行-BT測試的結果。
第19圖是一曲線圖，顯示出在場效電晶體([2]Si=2[mol%])上進行+BT測試的結果。
第20圖是一曲線圖，顯示出在場效電晶體([2]Si=2[mol%])上進行-BT測試的結果。
第21圖是一曲線圖，顯示出在場效電晶體([3]Si=4[mol%])上進行+BT測試的結果。
第22圖是一曲線圖，顯示出在場效電晶體([3]Si=4[mol%])上進行-BT測試的結果。
第23圖是一曲線圖，顯示出在場效電晶體([4]Si=8[mol%])上進行+BT測試的結果。
第24圖是一曲線圖，顯示出在場效電晶體([4]Si=8[mol%])上進行-BT測試的結果。
第25A圖至第25D圖顯示出第1圖所示之場效電晶體的一製程。
第26A圖至第26D圖顯示出第1圖所示之場效電晶體的製程。
10．．．基板
20．．．基極絕緣膜
30．．．閘極電極
40．．．閘極絕緣膜
50．．．氧化物半導體膜
60．．．金屬膜

Claims (8)

  1. 一種場效電晶體，包含：一基板；一閘極電極，位於該基板之上；一閘極絕緣膜，位於該閘極電極之上；一氧化物半導體膜，位於該閘極絕緣膜之上；以及一源極電極及一汲極電極，位於該氧化物半導體膜之上，其中該氧化物半導體膜包含銦、矽、及鋅，其中矽在該氧化物半導體膜內的含量大於或等於4mol%並且小於或等於8mol%，其中該氧化物半導體膜於包含氮及氧的氛圍內在高於或等於350℃並且低於或等於750℃的溫度加熱，以及其中由偏壓溫度測試造成的在負方向中的臨限電壓偏移的量是低於或等於0.22V。
  2. 一種場效電晶體，包含：一基板；一閘極電極，位於該基板之上；一閘極絕緣膜，位於該閘極電極之上；一氧化物半導體膜，位於該閘極絕緣膜之上；以及一源極電極及一汲極電極，位於該氧化物半導體膜之上，其中該氧化物半導體膜包含銦、矽、及鋅，其中該氧化物半導體膜的電子載子密度是1×1020 /cm3 或更低，其中該氧化物半導體膜於包含氮及氧的氛圍內在高於或等於350℃並且低於或等於750℃的溫度加熱，以及其中由偏壓溫度測試造成的在負方向中的臨限電壓偏移的量是低於或等於0.22V。
  3. 一種場效電晶體，包含：一基板；一閘極電極，位於該基板之上；一閘極絕緣膜，位於該閘極電極之上；一氧化物半導體膜，位於該閘極絕緣膜之上；以及一源極電極及一汲極電極，位於該氧化物半導體膜之上，其中該氧化物半導體膜包含銦、矽、及鋅，其中該氧化物半導體膜的霍爾效應移動性是20cm2 /Vs或更低，其中該氧化物半導體膜於包含氮及氧的氛圍內在高於或等於350℃並且低於或等於750℃的溫度加熱，以及其中由偏壓溫度測試造成的在負方向中的臨限電壓偏移的量是低於或等於0.22V。
  4. 一種場效電晶體，包含：一基板；一閘極電極，位於該基板之上；一閘極絕緣膜，鄰接於該閘極電極；一氧化物半導體膜，鄰接於該閘極電極而將該閘極絕 緣膜夾置於該氧化物半導體膜及該閘極電極之間；以及一源極電極及一汲極電極，電連接於該氧化物半導體膜，其中該氧化物半導體膜包含銦、矽、及鋅，其中矽在該氧化物半導體膜內的含量大於或等於4mol%並且小於或等於8mol%，其中該氧化物半導體膜於包含氮及氧的氛圍內在高於或等於350℃並且低於或等於750℃的溫度加熱，以及其中由偏壓溫度測試造成的在負方向中的臨限電壓偏移的量是低於或等於0.22V。
  5. 如申請專利範圍第1至4項中之任一項之場效電晶體，進一步包含一絕緣膜，位於該基板與該閘極電極之間。
  6. 如申請專利範圍第1至4項中之任一項之場效電晶體，該氧化物半導體膜內的氫濃度是5×1019 原子/cm3 或更低。
  7. 如申請專利範圍第1至4項中之任一項之場效電晶體，其中，該場效電晶體之一關閉狀態電流係1×10-13 A或更小。
  8. 如申請專利範圍第1至4項中之任一項之場效電晶體，其中，該場效電晶體之一開通/關閉比係108 或更大。
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