TWI567827B - 半導體裝置以及半導體裝置的製造方法 - Google Patents
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Description
本發明關於一種半導體裝置以及半導體裝置的製造方法。
在本說明書中，半導體裝置是指能夠藉由利用半導體特性而工作的所有裝置，因此電光裝置、半導體電路及電子裝置都是半導體裝置。
藉由利用形成在具有絕緣表面的基板上的半導體薄膜來形成電晶體的技術備受矚目。該電晶體被廣泛地應用於積體電路(IC)、影像顯示裝置(簡單地記載為顯示裝置)等的電子裝置。作為可以應用於電晶體的半導體薄膜，矽類半導體材料被廣泛地周知。此外，作為其他材料氧化物半導體受到關注。
例如，已經公開了一種使用包含銦(In)、鎵(Ga)及鋅(Zn)的非晶氧化物(IGZO類非晶氧化物)的半導體層的電晶體(參照專利文獻1)。
[專利文獻1]日本專利申請公開第2011-181801號公報
另外，對於具有使用氧化物半導體的電晶體的半導體裝置來說，能否實現高可靠性是決定其能否邁入商品化的重要因素。
但是，半導體裝置由具有複雜結構的多個薄膜構成並
利用多種材料、方法及製程製造。因此，由於所採用的製程，有可能導致形成的半導體裝置出現形狀故障或電特性低下。
鑒於上述問題，本發明的目的之一是提供一種具有使用氧化物半導體的電晶體的高可靠性的半導體裝置。
在具有在氧化物半導體膜上設置有用作通道保護膜的絕緣層的底閘極結構的電晶體的半導體裝置中，可以防止當形成以與氧化物半導體膜接觸的方式設置在氧化物半導體膜上的絕緣層及/或源極電極層及汲極電極層時所使用的蝕刻氣體中的元素(例如，氯、硼等)作為雜質殘留在氧化物半導體膜的表面。具體地，例如可以採用如下方式。
本發明的一個方式是一種半導體裝置的製造方法，包括如下步驟：在絕緣表面上形成閘極電極層；在閘極電極層上形成閘極絕緣膜；在閘極絕緣膜上形成島狀的氧化物半導體膜；形成與閘極電極層重疊並接觸於島狀的氧化物半導體膜的絕緣層；形成覆蓋島狀的氧化物半導體膜及絕緣層的導電膜；藉由利用使用含有鹵素元素的蝕刻氣體的電漿處理對導電膜進行加工來形成源極電極層及汲極電極層，使氧化物半導體膜部分露出；對露出的氧化物半導體膜進行雜質去除處理來去除包含於蝕刻氣體中的元素。
另外，本發明的一個方式是一種半導體裝置的製造方
法，包括如下步驟：在絕緣表面上形成閘極電極層；在閘極電極層上形成閘極絕緣膜；在閘極絕緣膜上形成島狀的氧化物半導體膜；形成覆蓋島狀的氧化物半導體膜的絕緣層；利用使用含有鹵素元素的蝕刻氣體的電漿處理對絕緣層進行加工，在與閘極電極層重疊的位置形成用作通道保護膜的絕緣層；對氧化物半導體膜進行雜質去除處理來去除包含於蝕刻氣體中的元素；形成覆蓋島狀的氧化物半導體膜及用作通道保護膜的絕緣層的導電膜；對導電膜進行加工來形成覆蓋氧化物半導體膜的通道寬度方向的端部的源極電極層及汲極電極層。
在上述半導體裝置的製造方法中，較佳為使進行了雜質去除處理的氧化物半導體膜表面的氯濃度為5×1018atoms/cm3以下。
另外，在上述半導體裝置的製造方法中，作為雜質去除處理，可以進行氧電漿處理或一氧化二氮電漿處理或者利用稀氫氟酸溶液的處理。
另外，本發明的一個方式是一種半導體裝置的製造方法，包括如下步驟：在絕緣表面上形成閘極電極層；在閘極電極層上形成閘極絕緣膜；在閘極絕緣膜上形成島狀的氧化物半導體膜；形成覆蓋島狀的氧化物半導體膜的絕緣層；利用使用含有鹵素元素的蝕刻氣體的電漿處理對絕緣層進行加工，在與閘極電極層重疊的位置形成用作通道保護膜的絕緣層；對氧化物半導體膜進行第一雜質去除處理來去除包含於蝕刻氣體中的元素；形成覆蓋島狀的氧化物
半導體膜及用作通道保護膜的絕緣層的導電膜；利用使用含有鹵素元素的蝕刻氣體的電漿處理對導電膜進行加工來形成源極電極層及汲極電極層，使氧化物半導體膜部分出；以及對漏出的氧化物半導體膜進行第二雜質去除處理，來去除包含於蝕刻氣體中的元素。
另外，本發明的另一個方式是一種半導體裝置，其包括：設置在絕緣表面上的閘極電極層；設置在閘極電極層上的閘極絕緣膜；設置在閘極絕緣膜上的島狀的氧化物半導體膜；設置在氧化物半導體膜上並與閘極電極層重疊的絕緣層；以及接觸於氧化物半導體膜及絕緣層的源極電極層及汲極電極層，其中源極電極層及汲極電極層的通道寬度方向的長度短於氧化物半導體膜的通道寬度方向的長度，並且氧化物半導體膜表面的氯濃度為5×1018atoms/cm3以下。
另外，在上述半導體裝置中，在氧化物半導體膜中，與絕緣層、源極電極層或汲極電極層重疊的區域的厚度大於不與絕緣層、源極電極層和汲極電極層中的任何一個重疊的區域的厚度。
或者，在上述半導體裝置中，有時氧化物半導體膜的所有區域與絕緣層、源極電極層和汲極電極層中的至少一個重疊。
另外，本發明的一個方式是一種半導體裝置，其包括：設置在絕緣表面上的閘極電極層；設置在閘極電極層上的閘極絕緣膜；設置在閘極絕緣膜上的島狀的氧化物半
導體膜；設置在氧化物半導體膜上並與閘極電極層重疊的絕緣層；以及接觸於氧化物半導體膜及絕緣層的源極電極層及汲極電極層，其中源極電極層及汲極電極層覆蓋氧化物半導體膜的通道寬度方向的端部，並且氧化物半導體膜表面的氯濃度為5×1018atoms/cm3以下。
另外，在上述半導體裝置中，在氧化物半導體膜中，有時與絕緣層重疊的區域的厚度大於與源極電極層或汲極電極層重疊的區域的厚度。
為了形成用作通道保護膜的絕緣層、源極電極層或汲極電極層等在氧化物半導體膜上並與其接觸的膜的圖案，較佳為採用使用含有鹵素元素的蝕刻氣體的電漿處理。但是，當將氧化物半導體膜暴露於含有鹵素元素的蝕刻氣體時，有如下顧慮：因包含於上述蝕刻氣體中的鹵素元素(例如，氯、氟)氧化物半導體膜中的氧被抽出，而使氧化物半導體膜的介面附近形成氧缺陷。當氧化物半導體膜中發生氧缺陷時，氧化物半導體膜的背通道低電阻化(n型化)而可能導致寄生通道的形成。
例如，當作為氧化物半導體膜使用含有銦的氧化物半導體材料，並且在以接觸於氧化物半導體膜的方式設置的源極電極層及汲極電極層的加工中使用含有三氯化硼(BCl3)的蝕刻氣體時，有時氧化物半導體膜中的In-O-In鍵與蝕刻氣體中的Cl發生反應而變成包含In-Cl鍵和氧脫離了的In元素的氧化物半導體膜。由於氧脫離了的In元素具有懸空鍵，因此在氧化物半導體膜中發生氧脫離
的部分中存在氧缺陷。
另外，包含鹵素元素的蝕刻氣體中的鹵素以外的元素(例如，硼)也是導致氧化物半導體膜的背通道低電阻化(n型化)的主要原因之一。
在本發明的一個方式中，藉由在設置在氧化物半導體膜上的絕緣層及/或源極電極層及汲極電極層的蝕刻加工之後進行雜質去除處理，去除可能引起氧化物半導體膜的低電阻化的氯、硼等包含於蝕刻氣體中的元素。由此，可以實現半導體裝置的高可靠性。
本發明提供一種具有使用氧化物半導體的電晶體的高可靠性的半導體裝置。
下面，參照圖式詳細地說明本說明書所公開的發明的實施方式。但是，所屬技術領域的普通技術人員可以很容易地理解一個事實，就是本說明書所公開的發明的方式及詳細內容可以被變換為各種各樣的形式而不侷限於以下說明。並且，本說明書所公開的發明不應被看作僅限定於以下實施方式的描述內容。另外，為了方便起見附加了第一、第二等序數詞，其並不表示製程順序或疊層順序。此外，本說明書中的序數詞不表示特定發明的事項的固有名稱。
在本實施方式中，參照圖1A至圖5C說明半導體裝置及半導體裝置的製造方法的一個方式。在本實施方式中，作為半導體裝置的一個例子示出具有氧化物半導體膜的電晶體。
電晶體既可以採用形成一個通道形成區的單閘結構，又可以採用形成兩個通道形成區的雙閘結構(double-gate)，還可以採用形成三個通道形成區的三閘結構。或者，也可以是具有隔著閘極絕緣膜配置在通道形成區上下的兩個閘極電極層的雙閘型。
圖1A至1C所示的電晶體440示出為底閘極結構的一種的也被稱為反交錯型電晶體的電晶體的一個例子。另外，圖1A是電晶體440的平面圖，圖1B是沿著圖1A的X1-Y1的剖面圖，圖1C是沿著圖1A的X2-Y2的剖面圖。
圖1A至1C所示的電晶體440包括：設置在具有絕緣表面的基板400上的閘極電極層401；設置在電極層401上的閘極絕緣膜402；設置在閘極絕緣膜402上的島狀的氧化物半導體膜403；設置在氧化物半導體膜403上並與閘極電極層401重疊的絕緣層413；接觸於氧化物半導體膜403及絕緣層413的源極電極層405a及汲極電極層405b。另外，作為電晶體440的構成要素還可以包括設置在基板400上的基底絕緣膜436、覆蓋該電晶體440的層間絕緣膜408以及平坦化絕緣膜409。
在電晶體440中，源極電極層405a及汲極電極層
405b的通道寬度方向的長度(w2)短於氧化物半導體膜403的通道寬度方向的長度(w1)，氧化物半導體膜403的表面的一部分與層間絕緣膜408接觸。
氧化物半導體膜403在電晶體440的製程中進行了雜質去除處理，因此氧化物半導體膜403的表面的元素殘留極少，上述元素是指形成以與氧化物半導體膜403接觸的方式設置在氧化物半導體膜403上的源極電極層405a及汲極電極層405b等時所使用的蝕刻氣體中包含的元素。具體地，氧化物半導體膜403的表面的氯濃度為5×1018atoms/cm3以下，較佳為1×1018atoms/cm3以下，硼濃度為5×1018atoms/cm3以下，較佳為1×1018atoms/cm3以下。
用作氧化物半導體膜403的氧化物半導體較佳為至少包含銦(In)。尤其是較佳為包含In及鋅(Zn)。此外，作為用來降低使用該氧化物半導體膜的電晶體的電特性變化的穩定劑，除了上述元素以外較佳為還包含鎵(Ga)。此外，作為穩定劑較佳為包含錫(Sn)。另外，作為穩定劑較佳為包含鉿(Hf)。此外，作為穩定劑較佳為包含鋁(Al)。另外，作為穩定劑較佳為包含鋯(Zr)。
此外，作為其他穩定劑，也可以包含鑭系元素的鑭(La)、鈰(Ce)、鐠(Pr)、釹(Nd)、釤(Sm)、銪(Eu)、釓(Gd)、鋱(Tb)、鏑(Dy)、鈥(Ho)、鉺(Er)、銩(Tm)、鐿(Yb)、鑥(Lu)中
的一種或多種。
例如，作為氧化物半導體可以使用氧化銦；氧化錫；氧化鋅；二元金屬氧化物如In-Zn類氧化物、In-Mg類氧化物、In-Ga類氧化物；三元金屬氧化物如In-Ga-Zn類氧化物(也稱為IGZO)、In-Al-Zn類氧化物、In-Sn-Zn類氧化物、In-Hf-Zn類氧化物、In-La-Zn類氧化物、In-Ce-Zn類氧化物、In-Pr-Zn類氧化物、In-Nd-Zn類氧化物、In-Sm-Zn類氧化物、In-Eu-Zn類氧化物、In-Gd-Zn類氧化物、In-Tb-Zn類氧化物、In-Dy-Zn類氧化物、In-Ho-Zn類氧化物、In-Er-Zn類氧化物、In-Tm-Zn類氧化物、In-Yb-Zn類氧化物、In-Lu-Zn類氧化物；以及四元金屬氧化物如In-Sn-Ga-Zn類氧化物、In-Hf-Ga-Zn類氧化物、In-Al-Ga-Zn類氧化物、In-Sn-Al-Zn類氧化物、In-Sn-Hf-Zn類氧化物、In-Hf-Al-Zn類氧化物。
在此，例如，“In-Ga-Zn類氧化物”是指以In、Ga、Zn為主要成分的氧化物，對In、Ga、Zn的比率沒有限制。另外，也可以含有In、Ga、Zn以外的金屬元素。
另外，作為氧化物半導體，也可以使用表示為InMO3(ZnO)m(m>0且m不是整數)的材料。注意，M表示選自Ga、Fe、Mn和Co中的一種或多種金屬元素。此外，作為氧化物半導體，也可以使用表示為In2SnO5(ZnO)n(n>0且n是整數)的材料。
例如，可以使用原子數比為In：Ga：Zn=1：1：1(=1/3：1/3：1/3)、In：Ga：Zn=2：2：1(=2/5：2/5：
1/5)、In：Ga：Zn=1：3：2(=1/6：1/2：1/3)或In：Ga：Zn=3：1：2(=1/2：1/6：1/3)的In-Ga-Zn類氧化物或與其類似的組成的氧化物。另外，較佳為使用原子數比為In：Sn：Zn=1：1：1(=1/3：1/3：1/3)、In：Sn：Zn=2：1：3(=1/3：1/6：1/2)或In：Sn：Zn=2：1：5(=1/4：1/8：5/8)的In-Sn-Zn類氧化物或與其類似的組成的氧化物。
例如，In-Sn-Zn氧化物比較容易得到高遷移率。但是，當使用In-Ga-Zn類氧化物時也可以藉由減小塊內缺陷密度提高遷移率。
例如，In、Ga、Zn的原子數比為In：Ga：Zn=a：b：c(a+b+c=1)的氧化物的組成與原子數比為In：Ga：Zn=A：B：C(A+B+C=1)的氧化物的組成類似是指a、b、c滿足(a-A)2+(b-B)2+(c-C)2 r2的狀態，r例如可以為0.05。其他氧化物也是同樣的。
但是，氧化物半導體不侷限於此，而可以根據需要的半導體特性(遷移率、閾值、變化等)採用適當的組成材料。另外，較佳為採用適當的載流子濃度、雜質濃度、缺陷密度、金屬元素及氧的原子數比、原子間距離、密度等，以得到所需要的半導體特性。另外，既可以層疊以組成為代表的上述條件互不相同的氧化物半導體膜，也可以適當地用於通道形成區、源極區及汲極區。
例如，作為氧化物半導體膜403，可以依次層疊第一氧化物半導體膜、第二氧化物半導體膜及第三氧化物半導
體膜並可以分別採用不同的組成。例如，作為第一氧化物半導體膜及第三氧化物半導體膜可以使用三元金屬氧化物，作為第二氧化物半導體膜可以使用二元金屬氧化物。較佳的是，作為第一氧化物半導體膜至第三氧化物半導體膜使用含有相同成分的材料。這是由於：當使用含有相同成分的材料時，可以以第一氧化物半導體膜的結晶層為晶種在第一氧化物半導體膜上形成第二氧化物半導體膜，而容易進行第二氧化物半導體膜的結晶生長。另外，關於第三氧化物半導體膜也是同樣。此外，當採用含有相同成分的材料時，密接性等的介面特性或電特性也良好。
此外，也可以使第一氧化物半導體膜、第二氧化物半導體膜及第三氧化物半導體膜的構成元素相同而組成不同。例如，可以將第一氧化物半導體膜與第三氧化物半導體膜的原子數比設定為In：Ga：Zn=1：1：1，將第二氧化物半導體膜的原子數比設定為In：Ga：Zn=3：1：2。或者，也可以將第一氧化物半導體膜及第三氧化物半導體膜的原子數比設定為In：Ga：Zn=1：3：2，將第二氧化物半導體膜的原子數比設定為In：Ga：Zn=3：1：2。或者，可以將第一氧化物半導體膜的原子數比設定為In：Ga：Zn=1：3：2，將第二氧化物半導體膜的原子數比設定為In：Ga：Zn=3：1：2，將第三氧化物半導體膜的原子數比設定為In：Ga：Zn=1：1：1。
氧化物半導體膜403有可能處於單晶、多晶(polycrystal)或非晶等狀態。
氧化物半導體膜403較佳為CAAC-OS(C Axis Aligned Crystalline Oxide Semiconductor：C軸配向結晶氧化物半導體)膜。
CAAC-OS膜不是完全的單晶，也不是完全的非晶。CAAC-OS膜是在非晶相中具有結晶部的結晶-非晶混合相結構的氧化物半導體膜。另外，一般該結晶部分的尺寸為能夠容納於一個邊長小於100nm的立方體內的尺寸。另外，在使用透射電子顯微鏡(TEM：Transmission Electron Microscope)觀察時的影像中，包含於CAAC-OS膜中的非晶部與結晶部的邊界不明確。另外，在CAAC-OS膜中利用TEM觀察不到晶界(grain boundary)。因此，在CAAC-OS膜中，起因於晶界的電子遷移率的降低得到抑制。
包含於CAAC-OS膜中的結晶部的c軸在平行於CAAC-OS膜的被形成面的法線向量或CAAC-OS膜的表面的法線向量的方向上一致，在從垂直於ab面的方向看時具有三角形或六角形的原子排列，且在從垂直於c軸的方向看時，金屬原子排列為層狀或者金屬原子和氧原子排列為層狀。另外，不同結晶部的a軸及b軸的方向也可以彼此不同。在本說明書中，在只記載“垂直”時，包括85°以上且95°以下的範圍。另外，當只記載“平行”時，包括-5°以上且5°以下的範圍。
另外，在CAAC-OS膜中，結晶部的分佈也可以不均勻。例如，在CAAC-OS膜的形成過程中，當從氧化物半
導體膜的表面一側進行結晶生長時，有時與被形成面附近相比表面附近的結晶部所占的比例更高。另外，藉由對CAAC-OS膜添加雜質，有時在該雜質添加區中結晶部發生非晶化。
由於包含於CAAC-OS膜中的結晶部的c軸在平行於CAAC-OS膜的被形成面的法線向量或CAAC-OS膜的表面的法線向量的方向上一致，所以有時其根據CAAC-OS膜的形狀(被形成面的剖面形狀或膜表面的剖面形狀)而朝向不同的方向。另外，結晶部的c軸方向是平行於形成CAAC-OS膜時的被形成面的法線向量或表面的法線向量的方向。結晶部是藉由成膜或藉由在成膜之後進行加熱處理等的晶化處理而形成的。
使用CAAC-OS膜的電晶體能夠降低由可見光或紫外光的照射引起的電特性變動。因此，該電晶體的可靠性高。
另外，也可以用氮取代構成氧化物半導體膜的氧的一部分。
另外，像CAAC-OS那樣的具有結晶部的氧化物半導體可以進一步降低塊體內缺陷，藉由提高表面的平坦性，可以得到處於非晶狀態的氧化物半導體的遷移率以上的遷移率。為了提高表面的平坦性，較佳的是在平坦的表面上形成氧化物半導體，具體地，較佳的是在平均面粗糙度(Ra)為1nm以下，較佳為0.3nm以下，更佳的是為0.1nm以下的表面上形成氧化物半導體。
另外，Ra是將JIS B0601：2001(ISO4287：1997)中定義的算術平均粗糙度擴大為三維以使其能夠應用於曲面，可以以“將從基準面到指定面的偏差的絕對值平均而得的值”表示，以如下算式定義。
這裏，指定面是指成為測量粗糙度對象的面，並且是以座標(x1，y1，f(x1，y1))、(x1，y2，f(x1，y2))、(x2，y1，f(x2，y1))及(x2，y2，f(x2，y2))的四點表示的四角形的區域，指定面投影在xy平面的長方形的面積為S0，基準面的高度(指定面的平均高度)為Z0。可以利用原子力顯微鏡(AFM：Atomic Force Microscope)測定Ra。
但是，由於在本實施方式中說明的電晶體440為底閘極電晶體，所以在氧化物半導體膜403的下方有基板400、閘極電極層401及閘極絕緣膜402。因此，為了獲得上述平坦的表面，可以在形成閘極電極層401及閘極絕緣膜402之後進行CMP處理等平坦化處理。
將氧化物半導體膜403的厚度設定為1nm以上且30nm以下(較佳為5nm以上且10nm以下)，可以適當地利用濺射法、MBE(Molecular Beam Epitaxy：分子束外延)法、CVD法、脈衝雷射沉積法、ALD(Atomic Layer Deposition：原子層沉積)法等。此外，氧化物半導體膜403可以使用在以大致垂直於濺射靶材表面的方式設置有多個基板表面的狀態下進行成膜的濺射裝置
(Columner Plasma Sputtering system)形成。
使用圖2A至2E對圖1A至1C所示的電晶體440的製造方法的一個例子進行說明。
首先，在具有絕緣表面的基板400上形成基底絕緣膜436。
對可用作具有絕緣表面的基板400的基板沒有很大的限制，但是基板400需要至少具有能夠承受在後面進行的熱處理的程度的耐熱性。例如，可以使用如硼矽酸鋇玻璃和硼矽酸鋁玻璃等的玻璃基板、陶瓷基板、石英基板、藍寶石基板等。另外，作為基板400，也可以採用以矽或碳化矽等為材料的單晶半導體基板或多晶半導體基板、以矽鍺等為材料的化合物半導體基板、SOI基板等，還可以使用在這些基板上設置有半導體元件的基板。
此外，作為基板400也可以使用撓性基板製造半導體裝置。在製造具有撓性的半導體裝置時，既可以在撓性基板上直接形成包含氧化物半導體膜403的電晶體440，也可以在其他製造基板上形成包含氧化物半導體膜403的電晶體440，然後從製造基板將其剝離並轉置到撓性基板上。注意，為了從製造基板剝離電晶體並轉置到撓性基板上，較佳的是在製造基板與包含氧化物半導體膜的電晶體440之間設置剝離層。
作為氧化物絕緣膜436，可以藉由電漿CVD法或濺射法等並使用如下材料形成：氧化矽、氧氮化矽、氧化鋁、氧氮化鋁、氧化鉿、氧化鎵等氧化物絕緣材料；氮化矽、
氮氧化矽、氮化鋁、氮氧化鋁等氮化絕緣材料；它們的混合材料。注意，沒有必要必須設置基底絕緣膜436。
可以對基板400(或基板400及基底絕緣膜436)進行加熱處理。例如，可以使用利用高溫氣體進行加熱處理的GRTA(Gas Rapid Thermal Anneal；氣體快速熱退火)裝置以650℃進行1分至5分的加熱處理。另外，作為GRTA的高溫氣體使用如氬等的稀有氣體或氮那樣的即使進行加熱處理也不與被處理物產生反應的惰性氣體。另外，也可以利用電爐以500℃進行30分至1小時的加熱處理。
接著在基底絕緣膜436上形成導電膜，並對該導電膜進行蝕刻形成閘極電極層401(包括使用與其相同的層形成的佈線)。作為導電膜的蝕刻，可以使用乾蝕刻和濕蝕刻中的一者或兩者。
閘極電極層401可以使用鉬、鈦、鉭、鎢、鋁、銅、鉻、釹、鈧等的金屬材料或以這些材料為主要成分的合金材料形成。此外，作為閘極電極層401，可以使用以摻雜有磷等雜質元素的多晶矽膜為代表的半導體膜、鎳矽化物等矽化物膜。閘極電極層401既可以是單層結構，又可以是疊層結構。
另外，閘極電極層401可以使用氧化銦-氧化錫、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、氧化銦-氧化鋅以及添加有氧化矽的銦錫氧化物等導電材料。此外，
也可以採用上述導電材料與上述金屬材料的疊層結構。
此外，作為與閘極絕緣膜402接觸的閘極電極層401，可以使用包含氮的金屬氧化物，明確地說，包含氮的In-Ga-Zn-O膜、包含氮的In-Sn-O膜、包含氮的In-Ga-O膜、包含氮的In-Zn-O膜、包含氮的Sn-O膜、包含氮的In-O膜以及金屬氮化膜(InN、SnN等)。這些膜具有5eV(電子伏特)以上，較佳為具有5.5 eV(電子伏特)以上的功函數，並且當將它們用作閘極電極層時，可以使電晶體的電特性的臨界電壓成為正值，而可以實現所謂的常關閉型(normally off)的切換元件。
在本實施方式中，利用濺射法形成100nm厚的鎢膜。
另外，可以在形成閘極電極層401之後對基板400及閘極電極層401進行加熱處理。例如，可以利用GRTA裝置以650℃進行1分至5分的加熱處理。或者，利用電爐以500℃進行30分至1小時的加熱處理。
接著，在閘極電極層401上形成閘極絕緣膜402。
另外，為了提高閘極絕緣膜402的覆蓋性，可以對閘極電極層401的表面進行平坦化處理。尤其是當作為閘極絕緣膜402使用厚度較薄的絕緣膜時，較佳的是閘極電極層401表面具有良好的平坦性。
將閘極絕緣膜402的厚度設定為1nm以上20nm以下，並可以適當地利用濺射法、MBE法、CVD法、脈衝雷射沉積法、ALD法等。此外，閘極絕緣膜402也可以使用在以大致垂直於濺射靶材表面的方式設置有多個基板表
面的狀態下進行成膜的濺射裝置形成。
閘極絕緣膜402可以使用如下材料形成：氧化矽膜；氧化鎵膜；氧化鋁膜；氮化矽膜；氧氮化矽膜；氧氮化鋁膜；氮氧化矽膜。
此外，藉由作為閘極絕緣膜402的材料使用氧化鉿、氧化釔、矽酸鉿(HfSixOy(x>0，y>0))、添加有氮的矽酸鉿(HfSiOxNy(x>0、y>0))、鋁酸鉿(HfAlxOy(x>0、y>0))以及氧化鑭等high-k材料，可以降低閘極漏電流。另外，閘極絕緣膜402既可以採用單層結構，又可以採用疊層結構。
較佳的是閘極絕緣膜402的與氧化物半導體膜403接觸的部分含有氧。尤其是，較佳的是閘極絕緣膜402的膜中(塊體中)至少含有超過化學計量成分比的量的氧。例如，當將氧化矽膜用於閘極絕緣膜402時，組成通式為SiO2+α(注意，α>0)。
藉由以接觸於氧化物半導體膜403的方式形成成為氧的供應源的包含多量的(過剩的)氧的閘極絕緣膜402，可以從該閘極絕緣膜402對氧化物半導體膜403供應氧。也可以藉由在氧化物半導體膜403與閘極絕緣膜402至少部分接觸的狀態下進行加熱處理來對氧化物半導體膜403供應氧。
藉由對氧化物半導體膜403供應氧，可以填補膜中的氧缺陷。再者，較佳的是考慮到所製造的電晶體的尺寸和閘極絕緣膜402的臺階覆蓋性而形成閘極絕緣膜402。
在本實施方式中，藉由高密度電漿CVD法形成200nm厚的氧氮化矽膜。
或者，可以在形成閘極絕緣膜402之後對基板400、閘極電極層401、及閘極絕緣膜402進行加熱處理。例如，可以利用GRTA裝置以650℃進行1分至5分的加熱處理。或者，利用電爐以500℃進行30分至1小時的加熱處理。
接著，在閘極絕緣膜402上形成氧化物半導體膜403。
在形成氧化物半導體膜403的製程中，為了儘量不使氧化物半導體膜403包含氫或水，較佳的是作為形成氧化物半導體膜403的預處理，在濺射裝置的預熱室中對形成有閘極絕緣膜402的基板進行預熱，使附著於基板及閘極絕緣膜402的氫或水分等雜質脫離而排出。另外，作為設置在預熱室中的排氣單元較佳為使用低溫泵。
也可以對閘極絕緣膜402中的與氧化物半導體膜403接觸的區域進行平坦化處理。對平坦化處理沒有特別的限制，而作為平坦化處理可以使用拋光處理(例如，化學機械拋光(Chemical Mechanical Polishing：CMP)法)、乾蝕刻處理及電漿處理。
作為電漿處理，例如可以進行引入氬氣來產生電漿的反濺射。反濺射是指使用RF電源在氬氛圍下對基板一側施加電壓，來在基板附近形成電漿以進行表面改性的方法。另外，也可以使用氮、氦、氧等代替氬氛圍。藉由進
行反濺射，可以去除附著於閘極絕緣膜402表面的粉狀物質(也稱為微粒、塵屑)。
作為平坦化處理，既可以多次進行拋光處理、乾蝕刻處理及電漿處理，又可以組合上述處理而進行。此外，當組合上述處理而進行時，對製程順序也沒有特別的限制，可以根據閘極絕緣膜402表面的凹凸狀態適當地設定。
此外，較佳的是在成膜時包含多量的氧的條件(例如，在氧比率為100%的氛圍下利用濺射法進行成膜等)下形成氧化物半導體膜403，使其成為包含多量的氧(較佳為包含與氧化物半導體處於結晶狀態時的化學計量組成相比氧含量過剩的區域)的膜。
另外，在本實施方式中，作為氧化物半導體膜403藉由利用裝有AC電源的濺射裝置的濺射法形成35nm厚的In-Ga-Zn類氧化物膜(IGZO膜)。在本實施方式中，使用原子數比為In：Ga：Zn=1：1：1(1/3：1/3：1/3)的In-Ga-Zn類氧化物靶材。另外，成膜條件如下：氧及氬氛圍下(氧流量比率為50%)；壓力為0.6Pa；電源功率為5kW；基板溫度為170℃。該成膜條件下的沈積速度為16nm/min。
作為形成氧化物半導體膜403時使用的濺射氣體，較佳為使用去除了氫、水、羥基或氫化物等雜質的高純度氣體。
在保持為減壓狀態的沉積室中保持基板。然後，在去除沉積室內的殘留水分的同時引入去除了氫和水分的濺射
氣體，使用上述靶材在基板400上形成氧化物半導體膜403。為了去除沉積室內的殘留水分，較佳為使用吸附型的真空泵，例如低溫泵、離子泵、鈦昇華泵。此外，作為排氣單元，也可以使用添加有冷阱的渦輪泵。因為在使用低溫泵進行排氣的沉積室中，例如氫原子、水(H2O)等包含氫原子的化合物等被排出(更佳的是，包含碳原子的化合物也被排出)，所以可以降低包含在該沉積室中形成的氧化物半導體膜403中的雜質的濃度。
另外，較佳為以不使閘極絕緣膜402暴露於大氣的方式連續形成閘極絕緣膜402和氧化物半導體膜403。藉由以不使閘極絕緣膜402暴露於大氣的方式連續形成閘極絕緣膜402和氧化物半導體膜403，可以防止氫或水分等雜質附著於閘極絕緣膜402表面。
當作為氧化物半導體膜403使用CAAC-OS膜時，例如使用多晶的氧化物半導體濺射靶材利用濺射法形成。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，即具有平行於a-b面的面的平板狀或顆粒狀的濺射粒子有時剝離。此時，藉由使該平板狀的濺射粒子在保持結晶狀態的情況下到達基板，濺射靶材的結晶狀態被轉寫到基板由此可以形成CAAC-OS膜。
另外，為了形成CAAC-OS膜，較佳的是應用如下條件。
藉由降低成膜時的雜質的混入，可以抑制因雜質導致的結晶狀態的破壞。例如，可以降低存在於沉積室內的雜
質(氫、水、二氧化碳及氮等)濃度。另外，可以降低成膜氣體中的雜質濃度。明確而言，使用露點為-80℃以下，較佳為-100℃以下的成膜氣體。
另外，藉由增高成膜時的基板加熱溫度，在濺射粒子到達基板之後發生濺射粒子的遷移。明確而言，在將基板加熱溫度設定為100℃以上且740℃以下，較佳為200℃以上且500℃以下的狀態下進行成膜。藉由增高成膜時的基板加熱溫度，當平板狀的濺射粒子到達基板時，在基板上發生遷移，濺射粒子的平坦的面附著於基板。
另外，較佳的是，藉由增高成膜氣體中的氧比率並對電力進行最優化，減輕成膜時的電漿損傷。將成膜氣體中的氧比率設定為30vol%以上，較佳為100vol%。
以下，作為濺射靶材的一個例子示出In-Ga-Zn-O化合物靶材。
將InOX粉末、GaOY粉末及ZnOZ粉末以規定的比率混合，進行加壓處理，然後在1000℃以上且1500℃以下的溫度下進行加熱處理，由此得到作為多晶的In-Ga-Zn-O化合物靶材。另外，X、Y及Z為任意正數。在此，InOX粉末、GaOY粉末及ZnOZ粉末的規定的比率例如為2：2：1、8：4：3、3：1：1、1：1：1、4：2：3或3：1：2的莫耳數比。另外，粉末的種類及用來混合的比率可以根據所製造的濺射靶材適當地改變。
藉由對膜狀的氧化物半導體膜進行光微影製程而加工為島狀可以形成氧化物半導體膜403。
另外，也可以藉由噴墨法形成用來形成島狀的氧化物半導體膜403的光阻掩罩。在藉由噴墨法形成光阻掩罩時不需要光掩模，由此可以降低製造成本。
另外，氧化物半導體膜的蝕刻可以採用乾蝕刻和濕蝕刻中的一者或兩者。例如，作為用於氧化物半導體膜的濕蝕刻的蝕刻劑，可以使用混合有磷酸、醋酸及硝酸的溶液等。此外，也可以使用ITO-07N(由日本關東化學株式會社製造)。另外，也可以藉由利用ICP(Inductively Coupled Plasma：感應耦合電漿)蝕刻法的乾蝕刻進行蝕刻加工。
另外，也可以對氧化物半導體膜403進行用來去除過剩的氫(包括水或羥基)(脫水化或脫氫化)的加熱處理。將加熱處理的溫度設定為300℃以上且700℃以下或低於基板的應變點。加熱處理可以在減壓下或氮氛圍下等進行。
另外，當作為氧化物半導體膜403使用結晶氧化物半導體膜時，也可以進行用於晶化的加熱處理。
在本實施方式中，將基板引入到加熱處理裝置之一的電爐中，在氮氛圍下以450℃對氧化物半導體膜403進行1小時的加熱處理，並且在氮及氧氛圍下以450℃對其進行1小時的加熱處理。
另外，加熱處理裝置不侷限於電爐，也可以使用利用電阻發熱體等的發熱體所產生的熱傳導或熱輻射對被處理物進行加熱的裝置。例如，可以使用GRTA(Gas Rapid
Thermal Anneal：氣體快速熱退火)裝置、LRTA(Lamp Rapid Thermal Anneal：燈快速熱退火)裝置等RTA(Rapid Thermal Anneal：快速熱退火)裝置。LRTA裝置是藉由利用從鹵素燈、金屬鹵化物燈、氙弧燈、碳弧燈、高壓鈉燈或者高壓汞燈等的燈發射的光(電磁波)的輻射來加熱被處理物的裝置。GRTA裝置是使用高溫氣體進行加熱處理的裝置。作為高溫的氣體，使用氬等稀有氣體或氮等不因加熱處理而與被處理物發生反應的惰性氣體。
例如，作為加熱處理，也可以進行如下GRTA，即將基板放入加熱為650℃至700℃的高溫的惰性氣體中，在加熱幾分鐘之後，將基板從惰性氣體中取出。
另外，在加熱處理中，氮或氦、氖、氬等稀有氣體較佳為不包含水、氫等。另外，較佳為將引入到加熱處理裝置中的氮或氦、氖、氬等稀有氣體的純度設定為6N(99.9999%)以上，較佳的是設定為7N(99.99999%)以上(即，將雜質濃度設定為1ppm以下，較佳的是設定為0.1ppm以下)。
此外，也可以在藉由加熱處理加熱氧化物半導體膜403之後，對相同的爐中引入高純度的氧氣體、高純度的一氧化二氮氣體或超乾燥空氣(使用CRDS(cavity ring-down laser spectroscopy：光腔衰蕩光譜法)方式的露點儀進行測定時的水分量是20ppm(露點換算，-55℃)以下，較佳的是1ppm以下，更佳的是10ppb以下的空氣)。氧氣體或一氧化二氮氣體較佳的是不包含水、氫
等。或者，較佳的是將引入加熱處理裝置中的氧氣體或一氧化二氮氣體的純度設定為6N以上，較佳的是設定為7N以上(即，將氧氣體或一氧化二氮氣體中的雜質濃度設定為1ppm以下，較佳的是設定為0.1ppm以下)。藉由利用氧氣體或一氧化二氮氣體的作用來供應利用脫水化或脫氫化處理進行雜質排除製程的同時減少的氧化物半導體的主要成分材料的氧，可以使氧化物半導體膜403高度純化及i型(本質)化。
另外，用來脫水化或脫氫化的加熱處理既可以在形成膜狀的氧化物半導體膜之後進行，又可以在形成島狀的氧化物半導體膜403之後進行。
另外，用來脫水化或脫氫化的加熱處理既可以進行多次，又可以兼作其他加熱處理。
藉由在將氧化物半導體膜加工為島狀的氧化物半導體膜403之前且在膜狀的氧化物半導體膜覆蓋閘極絕緣膜402的狀態下進行用來脫水化或脫氫化的加熱處理，可以防止因加熱處理而釋放包含在閘極絕緣膜402中的氧，所以是較佳的。
另外，也可以對經過脫水化或脫氫化處理的氧化物半導體膜403引入氧(至少包含氧自由基、氧原子和氧離子中的任何一個)來對其供應氧。
此外，由於脫水化或脫氫化處理，有可能構成氧化物半導體的主要成分材料的氧也同時發生脫離而減少。在氧脫離的部分中存在氧缺陷，並且因該氧缺陷而產生導致電
晶體的電特性變動的施體能階。
因此，較佳的是對經過脫水化或脫氫化處理的氧化物半導體膜供應氧(至少包含氧自由基、氧原子和氧離子中的任一種)。藉由對氧化物半導體膜供應氧，可以填補膜中的氧缺陷。
藉由對經過脫水化或脫氫化處理的氧化物半導體膜403引入氧而對其供應氧，可以使氧化物半導體膜403高度純化且i型(本質)化。具有高度純化且i型(本質)化的氧化物半導體膜403的電晶體的電特性變動被抑制，所以該電晶體在電性上穩定。
作為氧的引入方法，可以使用離子植入法、離子摻雜法、電漿浸沒式離子植入法、電漿處理等。
當對氧化物半導體膜403引入氧時，既可以對氧化物半導體膜403直接引入氧，又可以透過絕緣層413等其他膜對氧化物半導體膜403引入氧。當透過其他膜引入氧時，使用離子植入法、離子摻雜法、電漿浸沒式離子植入法等即可，但是當對被露出的氧化物半導體膜403直接引入氧時，也可以使用電漿處理等。
較佳的是在進行脫水化或脫氫化處理之後對氧化物半導體膜403引入氧，但是不侷限於此。此外，也可以多次進行對經過上述脫水化或脫氫化處理的氧化物半導體膜403的氧的引入。
較佳的是設置於電晶體中的氧化物半導體膜包含與氧化物半導體處於結晶狀態時的化學計量組成相比氧含量過
剩的區域。在此情況下，氧含量超過氧化物半導體的化學計量組成。或者，氧含量超過氧化物半導體處於單晶時的氧含量。有時在氧化物半導體的晶格之間存在氧。
藉由去除氧化物半導體中的氫或水分來使其儘量不包含雜質而高度純化，並藉由對其供應氧來填補氧缺陷，可以形成i型(本質)的氧化物半導體或無限趨近於i型(本質)的氧化物半導體。由此，可以使氧化物半導體的費米能階(Ef)達到與本質費米能階(Ei)相同程度。因此，藉由將該氧化物半導體膜用於電晶體，可以降低起因於氧缺陷的電晶體的臨界電壓Vth的偏差、臨界電壓的偏移△Vth。
接著，在與閘極電極層401重疊的氧化物半導體膜403的通道形成區上形成絕緣層413(參照圖2A)。
絕緣層413可以對利用電漿CVD法或濺射法形成的絕緣膜進行蝕刻並加工來形成。作為絕緣層413，典型地可以使用氧化矽膜、氧氮化矽膜、氧化鋁膜、氧氮化鋁膜、氧化鉿膜、氧化鎵膜、氮化矽膜、氮化鋁膜、氮氧化矽膜、氮氧化鋁膜等無機絕緣膜的單層或疊層。
當使與氧化物半導體膜403接觸的絕緣層413(當絕緣層413具有疊層結構時，與氧化物半導體膜403接觸的膜)成為包含多量的氧的狀態時，可以將絕緣層413有效地用作對氧化物半導體膜403供應氧的供應源。
在本實施方式中，作為絕緣層413，利用濺射法形成200nm厚的氧化矽膜。藉由對氧化矽膜選擇性地進行蝕
刻，形成剖面形狀為梯形或三角形且剖面形狀的下端部的錐角為60°以下，較佳為45°以下，更佳為30°以下的絕緣層413。另外，絕緣層413的平面形狀為矩形。另外，在本實施方式中，利用光蝕刻製程在氧化矽膜上形成光阻掩罩並選擇性地進行蝕刻將絕緣層413的下端部的錐角形成為30°左右。
可以在形成絕緣層413之後進行加熱處理。在本實施方式中，在氮氛圍下以300℃進行1小時的加熱處理。
接著，在閘極電極層401、閘極絕緣膜402、氧化物半導體膜403及絕緣層413上形成成為源極電極層和汲極電極層(包括由與此相同的層形成的佈線)的導電膜445(參照圖2B)。
作為該導電膜445，使用能夠承受在後面進行的加熱處理的材料。作為用於源極電極層及汲極電極層的導電膜445，例如可以使用含有選自Al、Cr、Cu、Ta、Ti、Mo、W中的元素的金屬膜或以上述元素為成分的金屬氮化物膜(氮化鈦膜、氮化鉬膜、氮化鎢膜)等。此外，還可以採用在Al、Cu等的金屬膜的下側和上側的一者或兩者層疊Ti、Mo、W等高熔點金屬膜或它們的金屬氮化物膜(氮化鈦膜、氮化鉬膜、氮化鎢膜)的結構。另外，作為用於源極電極層及汲極電極層的導電膜445，也可以使用導電金屬氧化物。作為導電金屬氧化物，可以使用氧化銦(In2O3)、氧化錫(SnO2)、氧化鋅(ZnO)、氧化銦-氧化錫(In2O3-SnO2，簡稱為ITO)、氧化銦-氧化鋅(In2O3-
ZnO)或使它們的金屬氧化物材料包含氧化矽的材料。
藉由光微影製程在導電膜445上形成光阻掩罩448a、448b，並且選擇性地進行蝕刻來形成源極電極層405a及汲極電極層405b(參照圖2C)。在形成源極電極層405a及汲極電極層405b之後去除光阻掩罩。
在導電膜445的蝕刻中，使用含有鹵素元素的氣體442。作為含有鹵素元素的氣體442，例如可以使用含有六氟化硫(SF6)、四氟化碳(CF4)、氯(Cl2)、三氯化硼(BCl3)、四氯化矽(SiCl4)、四氯化碳(CCl4)等的氣體。
作為蝕刻方式，可以使用平行平板型RIE(Reactive Ion Etching，反應離子蝕刻)法或ICP蝕刻法。適當地調節蝕刻條件(施加到線圈型電極的電力量、施加到基板一側的電極的電力量、基板一側的電極溫度等)，以便能夠蝕刻為所希望的加工形狀。
在本實施方式中，作為導電膜445使用藉由濺射法形成的100nm厚的鈦膜、400nm厚的鋁膜及100nm厚的鈦膜的疊層。作為導電膜445的蝕刻，利用乾蝕刻法對鈦膜、鋁膜及鈦膜的疊層進行蝕刻來形成源極電極層405a及汲極電極層405b。
在本實施方式中，在以第一蝕刻條件對上層的鈦膜及鋁膜的兩層進行蝕刻之後，以第二蝕刻條件去除殘留的下層的鈦膜。注意，第一蝕刻條件為：利用蝕刻氣體(BCl3：Cl2=750sccm：150sccm)；偏壓功率為1500W；
ICP電源功率為0W；壓力為2.0Pa。第二蝕刻條件為：利用蝕刻氣體(BCl3：Cl2=700sccm：100sccm)；偏壓功率為750W；ICP電源功率為0W；壓力為2.0Pa。
形成的源極電極層405a的通道長度方向的端部的一方位於絕緣層413的上表面或側面，汲極電極層405b的通道長度方向的端部的一方位於絕緣層413的上表面或側面。另外，如圖1A和1C所示，氧化物半導體膜403的通道寬度方向的長度(w1)大於源極電極層405a及汲極電極層405b的通道寬度方向的長度(w2)。因此，源極電極層405a的通道寬度方向的端部位於氧化物半導體膜403上，汲極電極層405b的通道寬度方向的端部位於氧化物半導體膜403上。因此，在為了形成源極電極層405a及汲極電極層405b而對導電膜445進行蝕刻加工時，氧化物半導體膜403的部分區域(不與源極電極層405a、汲極電極層405b和絕緣層413中的任何一個重疊的區域)暴露在含有鹵素元素的氣體442中。
當氧化物半導體膜403暴露於含有鹵素元素的氣體442中並且當該蝕刻氣體中含有的鹵素元素殘留在氧化物半導體膜403的表面時，有時因鹵素元素氧化物半導體膜403中的氧被抽出而使氧化物半導體膜403的介面附近形成氧缺陷。另外，含有鹵素元素的蝕刻氣體中的鹵素元素之外的元素(例如，硼)也可能成為導致氧化物半導體膜403的背通道低電阻化(n型化)的主要原因之一。
因此，在形成源極電極層405a及汲極電極層405b之
後，進行去除氧化物半導體膜403表面及其附近的雜質(這裏指包含於蝕刻氣體中的元素)的處理(參照圖2D)。作為雜質去除處理，可以利用溶液進行處理或者利用使用氧或一氧化二氮的電漿處理來進行。作為溶液，較佳為使用水、鹼性溶液(例如，顯影液、過氧化氫氨水)、酸性溶液(例如，稀氫氟酸(被稀釋為1/100的稀釋(0.5%氫氟酸)、較佳為被稀釋為1/103以上且1/105以下的氫氟酸))。另外，作為雜質去除處理也可以組合上述處理，例如，可以先進行利用氧電漿處理，然後進行利用稀氫氟酸的處理。
圖15示出利用二次離子質譜分析(SIMS：Secondary Ion Mass Spectrometry)對沒有進行洗滌處理製造的電晶體的氧化物半導體膜中的氯濃度進行測量的結果。樣本的電晶體除了沒有進行洗滌處理之外其他的結構都與本實施方式的電晶體440相同，並且樣本的電晶體使用與本實施方式的電晶體440相同的材料及方法製造。另外，測量範圍是沒有形成用作通道保護膜的絕緣層的區域，在深度方向上層疊有為保護絕緣膜的氧氮化矽膜(厚度400nm)、為氧化物半導體膜的IGZO膜、為閘極絕緣膜的氧氮化矽膜。該測量從保護絕緣膜向深度方向進行。
如圖15所示，為氧化物半導體膜的IGZO膜中的氯濃度高於1×1019atoms/cm3，由此可知氧化物半導體膜中含有氯。
在本實施方式中，在形成源極電極層405a及汲極電
極層405b之後，藉由對暴露於蝕刻氣體中的氧化物半導體膜403進行雜質去除處理，可以去除包含於蝕刻氣體中的元素(例如，氯、硼)。例如，可以將雜質去除處理後的氧化物半導體膜403表面的氯濃度降至5×1018atoms/cm3以下(較佳為1×1018atoms/cm3以下)，硼濃度降至5×1018atoms/cm3以下(較佳為1×1018atoms/cm3以下)。
藉由上述製程可以製造本實施方式的電晶體440(參照圖2E)。
另外，也可以設置覆蓋電晶體440的層間絕緣膜408以及用來降低因電晶體440的表面凹凸的平坦化絕緣膜409。
層間絕緣膜408可以使用與絕緣層413相同的材料及方法形成。例如，利用CVD法形成400nm厚的氧氮化矽膜。或者，也可以在形成層間絕緣膜408之後進行加熱處理。例如，在氮氛圍下以300℃進行1小時的加熱處理。
另外，可以設置緻密性高的無機絕緣膜作為層間絕緣膜408。例如，作為層間絕緣膜408，利用濺射法形成氧化鋁膜。藉由形成高密度(膜密度為3.2g/cm3以上，較佳為3.6g/cm3以上)的氧化鋁膜，可以使電晶體440具有穩定的電特性。膜密度可以利用盧瑟福背散射光譜學法(RBS：Rutherford Backscattering Spectrometry)、X射線反射(XRR：X-Ray Reflectometry)進行測量。
氧化鋁膜可以用作電晶體440的保護絕緣膜，其具有
高遮斷效果(阻擋效果)，即不使氫、水分等雜質和氧的兩者透過膜的效果。
因此，氧化鋁膜能夠防止在製程中及製造之後成為變動要因的氫、水分等雜質混入到氧化物半導體膜403以及防止從氧化物半導體膜403釋放作為構成氧化物半導體的主要成分材料的氧。
作為平坦化絕緣膜409，可以使用聚醯亞胺類樹脂、丙烯酸類樹脂、苯並環丁烯類樹脂等的有機材料。此外，除了上述有機材料之外，還可以使用低介電常數材料(low-k材料)等。另外，也可以層疊多個由上述材料形成的絕緣膜來形成平坦化絕緣膜。
例如，作為平坦化絕緣膜409可以形成厚度為1500nm的丙烯酸樹脂膜。丙烯酸樹脂膜利用塗敷法進行塗敷後藉由焙燒(例如，在氮氛圍下以250℃進行1小時)而形成。
在形成絕緣膜409後，也可以進行加熱處理。例如，在氮氛圍下以250℃進行1小時的加熱處理。
如此，可以在形成電晶體440之後進行加熱處理。另外，可以進行多次加熱處理。
如上所述，藉由進行去除包含於蝕刻氣體中的元素的雜質去除處理，可以防止因包含於蝕刻氣體中的鹵素元素抽出氧化物半導體膜403表面及其附近的氧或者包含於蝕刻氣體中的鹵素以外的元素導致的氧化物半導體膜403的背通道的低電阻化(n型化)。因此，藉由使用該氧化物
半導體膜403，可以形成具有穩定的電特性的可靠性高的電晶體440。
圖3A至3C示出根據本實施方式的電晶體的另一個結構。另外，圖3A是電晶體450的平面圖，圖3B是沿著圖3A的X3-Y3的剖面圖，圖3C是沿著圖3A的X4-Y4的剖面圖。
圖3A至3C所示的電晶體450示出藉由上述雜質去除處理露出於源極電極層405a及汲極電極層405b的區域的氧化物半導體膜403被蝕刻而該區域的厚度變薄的例子。例如，當以1/103的比例稀釋的氫氟酸(0.05%氫氟酸)對IGZO膜進行處理時，每秒膜厚度減少1nm至3nm，而當以2/105的比例稀釋的氫氟酸(0.0025%氫氟酸)對IGZO膜進行處理時，每秒膜厚度減少0.1nm左右。
電晶體450中的氧化物半導體膜403的與絕緣層413、源極電極層405a或汲極電極層405b重疊的區域的厚度厚於不與絕緣層413、源極電極層405a和汲極電極層405b中的任何一個重疊的區域的厚度。除了氧化物半導體膜403的厚度之外，電晶體450可以與電晶體440具有相同的結構。
另外，也可以利用使用含有鹵素元素的蝕刻氣體的電漿處理對設置在氧化物半導體膜403上的絕緣層413進行加工。此時，較佳的是在進行完用來形成絕緣層413的蝕刻處理之後進行雜質去除處理。雜質去除處理可以使用與上述源極電極層405a及汲極電極層405b形成後的雜質去
除處理相同的方法。
在形成絕緣層413之後進行第一雜質去除處理，當在形成源極電極層405a及汲極電極層405b之後進行第二雜質去除處理時，有時根據雜質去除處理的條件氧化物半導體膜403被部分蝕刻。
圖4A至4C所示的電晶體460是經過上述第一雜質去除處理、第二雜質去除處理氧化物半導體膜403的厚度變薄了的例子。另外，圖4A是電晶體460的平面圖，圖4B是沿著圖4A的X5-Y5的剖面圖，圖4C是沿著圖4A的X6-Y6的剖面圖。
電晶體460是經過第一雜質去除處理氧化物半導體膜403的不與絕緣層413重疊的區域的厚度減少且經過第二雜質去除處理不與絕緣層413、源極電極層405a和汲極電極層405b中的任何一個重疊的區域的厚度減少的例子。因此，電晶體460中的氧化物半導體膜403的與源極電極層405a及汲極電極層405b重疊的區域的厚度厚於不與絕緣層413、源極電極層405a和汲極電極層405b中的任何一個重疊的區域的厚度，而與絕緣層413重疊的區域的厚度厚於與源極電極層405a及汲極電極層405b重疊的區域的厚度。
另外，本實施方式不侷限於此，例如，有時經過第一雜質去除處理氧化物半導體膜403的部分區域(不與絕緣層413重疊的區域)的厚度減少而經過第二雜質去除處理氧化物半導體膜403的厚度不發生減少。
另外，經過形成源極電極層405a及汲極電極層405b之後的雜質去除處理(或者，藉由進行形成絕緣層413後的第一雜質去除處理和形成源極電極層405a及汲極電極層405b後的第二雜質去除處理的兩者)，有時不與絕緣層413、源極電極層405a和汲極電極層405b中的任何一個重疊的區域的氧化物半導體膜403被去除。
圖5A至5C所示的電晶體470是不與絕緣層413、源極電極層405a、和汲極電極層405b中的任何一個重疊的區域的氧化物半導體膜403被去除了的例子。圖5A是電晶體470的平面圖，圖5B是沿著圖5A的X7-Y7的剖面圖，圖5C是沿著圖5A的X8-Y8的剖面圖。
電晶體470是經過雜質去除處理氧化物半導體膜403的不與絕緣層413、源極電極層405a和汲極電極層405b中的任何一個重疊的區域被去除的例子。因此，電晶體470中的氧化物半導體膜403的整個區域與絕緣層413、源極電極層405a和汲極電極層405b中的至少一個重疊。
藉由使用經過雜質去除處理的氧化物半導體膜403製造半導體裝置，可以使氧化物半導體膜403的表面(氧化物半導體膜403與絕緣層413、源極電極層405a或汲極電極層405b的介面附近)的含有鹵素元素的蝕刻氣體中的元素(例如，氯、氟、硼等)的濃度為5×1018atoms/cm3以下(較佳為1×1018atoms/cm3以下)。
因此，使用氧化物半導體膜403可以提供包括具有穩定的電特性的電晶體的可靠性高的半導體裝置。另外，可
以高良率地製造可靠性高的半導體裝置，由此可以實現高生產化。
以上，本實施方式所示的結構、方法等可以與其他實施方式所示的結構、方法等適當地組合而使用。
在本實施方式中，參照圖6A至圖8C說明與實施方式1不同的半導體裝置及半導體裝置的製造方法的一個方式。在本實施方式中，作為半導體裝置的一個例子示出具有氧化物半導體膜的電晶體。
電晶體既可以採用形成一個通道形成區的單閘結構，又可以採用形成兩個通道形成區的雙閘結構(double-gate)，還可以採用形成三個通道形成區的三閘結構。或者，也可以是具有隔著閘極絕緣膜配置在通道形成區上下的兩個閘極電極層的雙閘型。
圖6A至6C所示的電晶體480為底閘極結構之一並也稱為交錯型電晶體的電晶體的一個例子。另外，圖6A是電晶體480的平面圖，圖6B是沿著圖6A的X9-Y9的剖面圖，圖6C是沿著圖6A的X10-Y10的剖面圖。
圖6A至6C所示的電晶體480包括：設置在具有絕緣表面的基板400上的閘極電極層401；設置在電極層401上的閘極絕緣膜402；設置在閘極絕緣膜402上的島狀的氧化物半導體膜403；設置在氧化物半導體膜403上並與閘極電極層401重疊的絕緣層413；接觸於氧化物半導體
膜403及絕緣層413的源極電極層405a及汲極電極層405b。另外，作為電晶體480的構成要素還可以包括：設置在基板400上的基底絕緣膜436；覆蓋電晶體480的層間絕緣膜408；以及平坦化絕緣膜409。
在電晶體480中，源極電極層405a及汲極電極層405b的通道寬度方向長度w2比氧化物半導體膜403的通道寬度方向長度w1長，源極電極層405a及汲極電極層405b覆蓋氧化物半導體膜的通道寬度方向的端部。即，氧化物半導體膜403的不與絕緣層413重疊的區域被源極電極層405a及汲極電極層405b覆蓋。
除了源極電極層405a及汲極電極層405b的通道寬度方向長度w2比氧化物半導體膜403的通道寬度方向長度w1長之外，電晶體480的其他的結構可以採用與電晶體440相同的結構。
這裏，在電晶體480的製程中對氧化物半導體膜403的表面進行了雜質去除處理，因此可以防止用來形成絕緣層413的含有鹵素元素的蝕刻氣體中的元素作為雜質殘留。由此，可以使氧化物半導體膜403的表面(氧化物半導體膜403與源極電極層405a或汲極電極層405b的介面附近)的鹵素元素等的濃度為5×1018atoms/cm3以下(較佳為1×1018atoms/cm3以下)，明確而言，可以使氯的濃度為5×1018atoms/cm3以下(較佳為1×1018atoms/cm3以下)。另外，還可以使氟的濃度為5×1018atoms/cm3以下(較佳為1×1018atoms/cm3以下)，硼的濃度為5×
1018atoms/cm3以下(較佳為1×1018atoms/cm3以下)。如此，引起氧化物半導體膜的低電阻化的雜質減少，由此可以實現使用該氧化物半導體膜的半導體裝置的高可靠性化。
使用圖7A至7E對該電晶體480的製造方法進行說明。
首先，在基板400上形成基底絕緣膜436、閘極電極層401、閘極絕緣膜402及氧化物半導體膜403，並以覆蓋氧化物半導體膜403的方式形成絕緣膜443(參照圖7A)。這裏，基板400、基底絕緣膜436、閘極電極層401、閘極絕緣膜402及氧化物半導體膜403的材料、製造方法等可以與實施方式1所示的電晶體440相同。另外，絕緣膜443的材料、製造方法等也可以參照電晶體440的絕緣層413的材料及成膜方法。
接著，利用使用含有鹵素元素的蝕刻氣體442的電漿處理加工絕緣膜443，來在與閘極電極層401重疊的位置形成用作通道保護膜的絕緣層413(參照圖7B)。作為該蝕刻處理，利用光微影製程在絕緣膜443上形成光阻掩罩444並對其進行選擇性的蝕刻，在形成絕緣層413之後去除光阻掩罩444。由此，以與閘極電極層401重疊並在氧化物半導體膜403的通道形成區上且與其接觸的方式形成絕緣層413。
這裏，絕緣層413的剖面形狀為梯形或三角形，剖面形狀的下端部的錐角為60°以下，較佳為45°以下，更佳的
是為30°以下。
作為蝕刻法較佳的是進行乾蝕刻，例如可以使用平行平板RIE法、ICP蝕刻法等。以能夠蝕刻為所希望的加工形狀的方式，適當地調節蝕刻條件(施加到線圈型電極的電力量、施加到基板一側的電極的電力量、基板一側的電極溫度等)。
作為含有鹵素元素的蝕刻氣體442，可以使用含有氟的氣體或含有氯的氣體等。作為含有氟的氣體，例如可以舉出四氟化碳(CF4)、六氟化硫(SF6)、三氟化氮(NF3)、三氟甲烷(CHF3)、八氟環丁烷(C4F8)等。當作為絕緣膜443使用含有氧化矽等的絕緣膜時，藉由使用上述含有氟的氣體可以容易地進行蝕刻。此外，作為含有鹵的氣體，例如可以舉出氯(Cl2)、三氯化硼(BCl3)、四氯化矽(SiCl4)或四氯化碳(CCl4)等。當作為絕緣膜443採用包含氧化鋁等的絕緣膜時，藉由採用上述含氯的氣體，可以容易地進行蝕刻。
另外，在本實施方式中，使用CF4對由氧化矽構成的絕緣膜443進行選擇性的蝕刻，將絕緣層413的下端部的錐角形成為大致30°。
像這樣，形成圖7B所示的絕緣層413的蝕刻製程使用含有鹵素元素的蝕刻氣體442。但是，當氧化物半導體膜403暴露於含有鹵素元素的蝕刻氣體442中時，含有鹵素元素的蝕刻氣體442抽出氧化物半導體膜403中的氧，而有可能導致氧化物半導體膜403的表面(氧化物半導體
膜403與源極電極層405a或汲極電極層405b的介面附近)形成氧缺陷。當氧化物半導體膜403產生氧缺陷時，氧化物半導體膜403的背通道側被低電阻化(n型化)而可能導致形成寄生通道。
例如，當作為氧化物半導體膜403使用含有銦的氧化物半導體材料並且作為以接觸於氧化物半導體膜403的方式設置在氧化物半導體膜403上的絕緣層413的加工使用含有三氟化硼(BCl3)的蝕刻氣體時，有時氧化物半導體膜中的In-O-In鍵與蝕刻氣體中的Cl發生反應而變成包含In-Cl鍵和氧脫離了的In元素的膜。由於氧脫離了的In元素具有懸空鍵，因此在氧化物半導體膜403中發生氧脫離的部分中存在氧缺陷。
另外，包含鹵素元素的蝕刻氣體中的鹵素以外的元素(例如，硼)也是導致氧化物半導體膜403的背通道側低電阻化(n型化)的主要原因之一。
因此，在形成絕緣層413後，為了防止絕緣層413的表面及氧化物半導體膜403的表面(氧化物半導體膜403與源極電極層405a或汲極電極層405b的介面附近)殘留含有鹵素元素的蝕刻氣體中的元素，進行雜質去除處理(參照圖7C)。這裏，作為上述雜質，例如可以舉出氯、氟、硼等。
作為該雜質去除處理，可以利用電漿處理或者利用溶液的處理。作為電漿處理，較佳為使用氧電漿處理或一氧化二氮電漿處理等。另外，在電漿處理中可以使用稀有氣
體(典型的有氬)。另外，作為利用溶液的處理，較佳為使用利用稀氫氟酸溶液的清洗處理。例如，在使用稀氫氟酸溶液的情況下，將稀氫氟酸稀釋為1/102至1/105左右，較佳的是將其稀釋為1/103至1/105左右。另外，作為利用溶液的處理還可以進行利用TMAH溶液等的鹼性溶液的處理。另外，也可以使用水代替溶液進行清洗處理。
如此藉由進行雜質去除處理，氧化物半導體膜403的表面(氧化物半導體膜403與源極電極層405a或汲極電極層405b的介面附近)的含有鹵素元素的蝕刻氣體中的元素(例如，氯、氟、硼等)的濃度為5×1018atoms/cm3以下(較佳為1×1018atoms/cm3以下)。如此，可以去除引起氧化物半導體膜的低電阻化的雜質，由此可以實現使用該氧化物半導體膜的半導體裝置的高可靠性化。
另外，也可以在形成絕緣層413之後進行加熱處理。在本實施方式中，在氮氣氛圍中，以300℃進行一小時加熱處理。
接著，在閘極電極層401、閘極絕緣膜402、氧化物半導體膜403及絕緣層413上形成導電膜，並對該導電膜進行選擇性的蝕刻形成源極電極層405a及汲極電極層405b(包括使用與其相同的層形成的佈線)(參照圖7D)。在形成光阻掩罩後使用光微影製程形成源極電極層405a、汲極電極層405b，在形成源極電極層405a、汲極電極層405b之後去除光阻掩罩。其結果，汲極電極層405b的端部位於絕緣層413的上表面或側面，源極電極層
405a的端部位於絕緣層413的上表面或側面。
這裏，源極電極層405a及汲極電極層405b以覆蓋氧化物半導體膜403的不與絕緣層413重疊的區域的方式形成。因此，如圖6C所示，源極電極層405a及汲極電極層405b的通道寬度方向的長度w2比氧化物半導體膜403的通道寬度方向的長度w1長，因此氧化物半導體膜403的通道寬度方向的端部也被源極電極層405a及汲極電極層405b覆蓋。
這裏，源極電極層405a及汲極電極層405b的材料、製造方法等可以與實施方式1所示的電晶體440相同。
在本實施方式中，作為導電膜使用藉由濺射法形成的100nm厚的鈦膜、400nm厚的鋁膜及100nm厚的鈦膜的疊層。
在本實施方式中，作為導電膜的蝕刻，利用作為蝕刻氣體使用Cl2和BCl3的乾蝕刻法對鈦膜、鋁膜及鈦膜的疊層進行蝕刻來形成源極電極層405a及汲極電極層405b。
如上所述，當使用含有鹵素元素的蝕刻氣體時，半導體裝置暴露於該蝕刻氣體中。但是，在本實施方式中，在氧化物半導體膜被絕緣層413、源極電極層405a及汲極電極層405b覆蓋的情況下對導電膜進行蝕刻，而可以防止氧化物半導體膜直接暴露於含有鹵素元素的蝕刻氣體中。
藉由上述製程，可以製造本實施方式所示的電晶體480(參照圖7E)。
並且，可以如圖7E所示地，在電晶體480上形成層
間絕緣膜408及平坦化絕緣膜409。這裏，層間絕緣膜408及平坦化絕緣膜409的材料、製造方法等可以與實施方式1所示的電晶體440相同。
另外，在電晶體480中示出氧化物半導體膜403的厚度在整體上大致均勻的例子，但是本實施方式不侷限於此。使用圖8A至8C對與電晶體480不同方式的電晶體490進行說明。
圖8A至8C所示的電晶體490為底閘極結構之一並也稱為交錯型電晶體的電晶體的一個例子。另外，圖8A是電晶體490的平面圖，圖8B是沿著圖8A的X11-Y11的剖面圖，圖8C是沿著圖8A的X12-Y12的剖面圖。
圖8A至8C所示的電晶體490示出藉由上述雜質去除處理露出於絕緣層413的區域的氧化物半導體膜403被蝕刻而該區域的厚度變薄的例子。
電晶體490與電晶體480的不同之處為氧化物半導體膜403的與絕緣層413接觸並與其重疊的區域的厚度厚於與源極電極層405a或汲極電極層405b接觸並與其重疊的區域。另外，由於電晶體490的其他的部分的結構與電晶體480相同，其他的各結構的詳細內容可以參照電晶體480。
電晶體490可以使用與電晶體480同樣的方法形成，如圖7C所示，為了防止含有鹵素元素的蝕刻氣體中的元素作為雜質殘留在絕緣層413的表面及氧化物半導體膜403的表面(氧化物半導體膜403與源極電極層405a或汲
極電極層405b的介面附近)，進行雜質去除處理。作為該雜質去除處理，可以與圖7C所示的製程同樣地利用電漿處理或者利用溶液的處理。作為電漿處理，較佳為使用氧電漿處理或一氧化二氮電漿處理等。另外，在電漿處理中可以使用稀有氣體(典型的有氬)。另外，作為利用溶液的處理，較佳為使用利用稀氫氟酸溶液的清洗處理。例如，在使用稀氫氟酸溶液的情況下，將稀氫氟酸稀釋為1/102至1/105左右，較佳為將其稀釋為1/103至1/105左右。另外，作為利用溶液的處理還可以進行利用TMAH溶液等的鹼性溶液的處理。另外，也可以使用水代替溶液進行清洗處理。
像這樣作為氧化物半導體膜403的表面的雜質去除處理，可以如圖7C所示地對暴露於含有鹵素元素的蝕刻氣體中的氧化物半導體膜403的表面進行電漿處理或使用溶液的處理。即，可以將作為雜質殘留在氧化物半導體膜403的表面的含有鹵素元素的蝕刻氣體中的元素與氧化物半導體膜403的一部分一起去除。由此，在氧化物半導體膜403中，與絕緣層413重疊的區域的厚度厚於與源極電極層405a或汲極電極層405b重疊的區域的厚度。例如，當以1/103的比例稀釋的氫氟酸(0.05%氫氟酸)對IGZO膜進行處理時，每秒膜厚度減少1nm至3nm，而當以2/105的比例稀釋的氫氟酸(0.0025%氫氟酸)對IGZO膜進行處理時，每秒膜厚度減少0.1nm左右。
如上所述，如本實施方式所示，藉由使用經過雜質去
除處理的氧化物半導體膜製造半導體裝置，可以使氧化物半導體膜的表面(氧化物半導體膜與絕緣層、源極電極層或汲極電極層的介面附近)的含有鹵素元素的蝕刻氣體中的元素(例如，氯、氟、硼等)的濃度為5×1018atoms/cm3以下(較佳為1×1018atoms/cm3以下)。
因此，可以提供使用氧化物半導體膜的具有穩定的電特性的電晶體的可靠性高的半導體裝置。另外，可以高良率地製造可靠性高的半導體裝置，由此可以實現高生產化。
以上，本實施方式所示的結構、方法等可以與其他實施方式所示的結構、方法等適當地組合而使用。
藉由使用實施方式1或實施方式2所示的電晶體可以製造具有顯示功能的半導體裝置(也稱為顯示裝置)。此外，藉由將包括電晶體的驅動電路的一部分或整個部分與像素部一體地形成在相同的基板上，可以形成系統整合型面板(system-on-panel)。
在圖9A中，以圍繞設置在第一基板4001上的像素部4002的方式設置密封材料4005，使用第二基板4006進行密封。在圖9A中，在第一基板4001上的與由密封材料4005圍繞的區域不同的區域中安裝有使用單晶半導體膜或多晶半導體膜形成在另行準備的基板上的掃描線驅動電路4004、信號線驅動電路4003。此外，供應到另行形成的信
號線驅動電路4003、掃描線驅動電路4004或者像素部4002的各種信號及電位從FPC(Flexible printed circuit，撓性印刷電路)4018a、4018b供應。
在圖9B和9C中，以圍繞設置在第一基板4001上的像素部4002和掃描線驅動電路4004的方式設置有密封材料4005。此外，在像素部4002和掃描線驅動電路4004上設置有第二基板4006。因此，像素部4002及掃描線驅動電路4004與顯示元件一起由第一基板4001、密封材料4005以及第二基板4006密封。在圖9B和9C中，在第一基板4001上的與由密封材料4005圍繞的區域不同的區域中安裝有使用單晶半導體膜或多晶半導體膜形成在另行準備的基板上的信號線驅動電路4003。在圖9B和9C中，供應到另行形成的信號線驅動電路4003、掃描線驅動電路4004或者像素部4002的各種信號及電位從FPC4018供應。
此外，圖9B和9C示出另行形成信號線驅動電路4003並且將其安裝到第一基板4001的實例，但是不侷限於該結構。既可以另行形成掃描線驅動電路並進行安裝，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並進行安裝。
另外，對另行形成的驅動電路的連接方法沒有特別的限制，而可以採用COG(Chip On Glass，玻璃覆晶封裝)方法、打線接合方法或者TAB(Tape Automated Bonding，卷帶式自動接合)方法等。圖9A是藉由COG
方法安裝信號線驅動電路4003、掃描線驅動電路4004的例子，圖9B是藉由COG方法安裝信號線驅動電路4003的例子，而圖9C是藉由TAB方法安裝信號線驅動電路4003的例子。
此外，顯示裝置包括顯示元件為密封狀態的面板和在該面板中安裝有IC諸如控制器等的模組。
注意，本說明書中的顯示裝置是指影像顯示裝置、顯示裝置或光源(包括照明設備)。另外，顯示裝置還包括：安裝有諸如FPC、TAB膠帶或TCP的連接器的模組；在TAB膠帶或TCP的端部設置有印刷線路板的模組；或者藉由COG方式將IC(積體電路)直接安裝到顯示元件的模組。
此外，設置在第一基板上的像素部及掃描線驅動電路具有多個電晶體，可以應用實施方式1或實施方式2所示的電晶體。
作為設置在顯示裝置中的顯示元件，可以使用液晶元件(也稱為液晶顯示元件)、發光元件(也稱為發光顯示元件)。發光元件將由電流或電壓控制亮度的元件包括在其範疇內，明確而言，包括無機EL(Electro Luminescence，電致發光)、有機EL等。此外，也可以應用如電子墨水等的因電作用而對比度發生變化的顯示媒介。
參照圖9A至圖11B對半導體裝置的一個方式進行說明。圖11A和11B是沿著圖9B的線M-N的剖面圖。
如圖9A至9C及圖11A和11B所示，半導體裝置包括連接端子電極4015及端子電極4016，連接端子電極4015及端子電極4016藉由各向異性導電膜4019電連接到FPC4018、4018b所具有的端子。
連接端子電極4015由與第一電極層4030相同的導電膜形成，並且，端子電極4016由與電晶體4010、電晶體4011的閘極電極層相同的導電膜形成。
此外，設置在第一基板4001上的像素部4002、掃描線驅動電路4004具有多個電晶體，在圖11A和11B中例示出像素部4002所包含的電晶體4010、掃描線驅動電路4004所包含的電晶體4011。在圖11A中，在電晶體4010及電晶體4011上設置有絕緣膜4020，在圖11B中還設置有絕緣膜4021。
作為電晶體4010及電晶體4011，可以使用實施方式1或實施方式2所示的電晶體。在本實施方式中示出使用具有與實施方式1所示的電晶體440相同的結構的電晶體的例子。電晶體4010及電晶體4011是在氧化物半導體膜上設置有用作通道保護膜的絕緣層的底閘極結構的反交錯型電晶體。
電晶體4010、4011以與實施方式1所示的電晶體440相同的結構及製造方法形成。其製造方法如下：藉由使用鹵素電漿的蝕刻製程形成源極電極層及汲極電極層，然後進行去除氧化物半導體膜表面及其附近的雜質(具體地，包含於蝕刻氣體中的元素)的製程。另外，也可以在利用
使用鹵素電漿的蝕刻製程形成用作通道保護膜的絕緣層之後進行雜質去除處理。作為雜質去除處理，例如較佳為使用稀氫氟酸處理、使用氧或一氧化二氮的電漿處理等。
由於可以防止氧化物半導體膜表面及其附近被包含於蝕刻氣體中的雜質污染，因此可以使電晶體4010、4011的氧化物半導體膜表面的含有鹵素元素的蝕刻氣體中的元素(例如，氯、硼等)的濃度為5×1018atoms/cm3以下(較佳為1×1018atoms/cm3以下)。
因此，作為圖9A至9C及圖11A和11B所示的本實施方式的使用氧化物半導體膜且具有穩定的電特性的電晶體4010、4011的半導體裝置，可以提供可靠性高的電晶體。另外，可以高良率地製造可靠性高的半導體裝置，由此可以實現高生產化。
此外，還可以在與驅動電路用電晶體4011的氧化物半導體膜的通道形成區域重疊的位置再設置導電層。藉由將導電層設置在與氧化物半導體膜的通道形成區域重疊的位置，可以進一步降低偏壓溫度試驗(BT試驗)前後的電晶體4011的臨界電壓的變化量。此外，導電層的電位既可以與電晶體4011的閘極電極層的電位相同，又可以不同，並且，該導電層還可以用作第二閘極電極層。此外，導電層的電位也可以為GND或0V或者也可以為浮動狀態。
此外，該導電層還具有遮蔽外部的電場的功能，即不使外部的電場作用到內部(包括電晶體的電路部)的功能
(尤其是，遮蔽靜電的靜電遮蔽功能)。利用導電層的遮蔽功能，可以防止由於靜電等外部的電場的影響而使電晶體的電特性變動。
設置在像素部4002中的電晶體4010電連接到顯示元件，而構成顯示面板。顯示元件只要能夠進行顯示就沒有特別的限制，而可以使用各種各樣的顯示元件。
圖11A示出作為顯示元件使用液晶元件的液晶顯示裝置的例子。在圖11A中，作為顯示元件的液晶元件4013包含第一電極層4030、第二電極層4031以及液晶層4008。另外，以夾持液晶層4008的方式設置有用作配向膜的絕緣膜4032、4033。第二電極層4031設置在第二基板4006一側，第一電極層4030和第二電極層4031夾著液晶層4008而層疊。
此外，間隔物4035是藉由對絕緣膜選擇性地進行蝕刻而獲得的柱狀間隔物，並且它是為控制液晶層4008的膜厚(液晶盒間隙(cell gap))而設置的。另外，也可以使用球狀間隔物。
當作為顯示元件使用液晶元件時，可以使用熱致液晶、低分子液晶、高分子液晶、高分子分散型液晶、鐵電液晶、反鐵電液晶等。上述液晶材料(液晶組成物)根據條件而呈現膽固醇相、近晶相、立方相、手性向列相、各向同性相等。
另外，也可以將不使用配向膜的呈現藍相的液晶組成物用於液晶層4008。在此情況下，液晶層4008與第一電
極層4030及第二電極層4031接觸。藍相是液晶相的一種，是指當使膽固醇相液晶的溫度上升時從膽固醇相轉變到各向同性相之前出現的相。藍相可以使用混合液晶及手性試劑的液晶組成物呈現。此外，為了擴大呈現藍相的溫度範圍，對呈現藍相的液晶組成物添加聚合性單體及聚合引發劑等，進行高分子穩定化的處理來可以形成液晶層。由於呈現藍相的液晶組成物的回應時間短，並且其具有光學各向同性，所以不需要配向處理，且視角依賴性小。另外，由於不需要設置配向膜而不需要摩擦處理，因此可以防止由於摩擦處理而引起的靜電破壞，並可以降低製程中的液晶顯示裝置的故障、破損。從而，可以提高液晶顯示裝置的生產率。在使用氧化物半導體膜的電晶體中，電晶體的電特性因靜電的影響而有可能顯著地變動而越出設計範圍。因此，將呈現藍相的液晶組成物用於具有使用氧化物半導體膜的電晶體的液晶顯示裝置是更有效的。
此外，液晶材料的固有電阻為1×109Ω．cm以上，較佳為1×1011Ω．cm以上，更佳的是為1×1012Ω．cm以上。另外，本說明書中的固有電阻的值為以20℃測量的值。
考慮到配置在像素部中的電晶體的汲極電流等而以能夠在指定期間中保持電荷的方式設定設置在液晶顯示裝置中的儲存電容器的大小。可以考慮到電晶體的截止電流等設定儲存電容器的大小。藉由使用具有本說明書所公開的氧化物半導體膜的電晶體，設置具有各像素中的液晶電容的1/3以下，較佳為1/5以下的電容大小的儲存電容器，
就足夠了。
使用本說明書所公開的氧化物半導體膜的電晶體可以抑制截止狀態下的電流值(截止電流值)。因此，可以延長影像信號等電信號的保持時間，在開啟電源的狀態下也可以延長寫入間隔。因此，可以降低更新工作的頻率，所以可以達到抑制耗電量的效果。
此外，使用本說明書所公開的氧化物半導體膜的電晶體可以得到比較高的場效應遷移率，所以能夠進行高速驅動。例如，藉由將這種能夠進行高速驅動的電晶體用於液晶顯示裝置，可以在同一基板上形成像素部中的開關電晶體及驅動電路部中的驅動電晶體。也就是說，因為作為驅動電路不需要另行使用由矽晶片等形成的半導體裝置，所以可以縮減半導體裝置的部件數。另外，在像素部中也藉由使用能夠進行高速驅動的電晶體，可以提供高品質的影像。
液晶顯示裝置可以採用TN(Twisted Nematic，扭曲向列)模式、IPS(In-Plane-Switching，平面內轉換)模式、FFS(Fringe Field Switching，邊緣電場轉換)模式、ASM(Axially Symmetric aligned Micro-cell，軸對稱排列微單元)模式、OCB(Optical Compensated Birefringence，光學補償彎曲)模式、FLC(Ferroelectric Liquid Crystal，鐵電性液晶)模式、AFLC(Anti Ferroelectric Liquid Crystal，反鐵電性液晶)模式等。
此外，也可以使用常黑型液晶顯示裝置，例如採用垂
直配向(VA)模式的透過型液晶顯示裝置。作為垂直配向模式，可以列舉幾個例子，例如可以使用MVA(Multi-Domain Vertical Alignment，多象限垂直配向)模式、PVA(Patterned Vertical Alignment，垂直配向構型)模式、ASV(Advanced Super View，高級超視覺)模式等。另外，也可以將本實施方式應用於VA型液晶顯示裝置。VA型液晶顯示裝置是控制液晶顯示面板的液晶分子的排列的方式之一。VA型液晶顯示裝置是在不被施加電壓時液晶分子朝向垂直於面板的方向的方式。此外，也可以使用被稱為多疇化或多域設計的方法，即將像素(pixel)分成幾個區域(子像素)且使分子分別倒向不同方向的方法。
此外，在顯示裝置中，適當地設置黑矩陣(遮光層)、偏振構件、相位差構件、抗反射構件等的光學構件(光學基板)等。例如，也可以使用利用偏振基板以及相位差基板的圓偏振。此外，作為光源，也可以使用背光、側光燈等。
此外，作為像素部中的顯示方式，可以採用逐行掃描方式或隔行掃描方式等。此外，作為當進行彩色顯示時在像素中控制的顏色因素，不侷限於RGB(R表示紅色，G表示綠色，B表示藍色)這三種顏色。例如，也可以採用RGBW(W表示白色)或對RGB追加黃色(yellow)、青色(cyan)、洋紅色(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，所公開的發明不侷限於彩色顯示的顯示裝置，而也可以應用於單色顯示的顯示裝置。
此外，作為顯示裝置所包含的顯示元件，可以應用利用電致發光的發光元件。利用電致發光的發光元件根據發光材料是有機化合物還是無機化合物被區分，一般地，前者被稱為有機EL元件，而後者被稱為無機EL元件。
在有機EL元件中，藉由對發光元件施加電壓，電子及電洞分別從一對電極注入到包含發光性的有機化合物的層，以使電流流過。並且，藉由這些載流子(電子及電洞)重新結合，發光性的有機化合物形成激發態，當從該激發態回到基態時發光。由於這種機制，這種發光元件被稱為電流激發型發光元件。在本實施方式中，示出作為發光元件使用有機EL元件的例子。
無機EL元件根據其元件結構而分類為分散型無機EL元件和薄膜型無機EL元件。分散型無機EL元件具有發光層，其中發光材料的粒子分散在黏合劑中，並且其發光機制是利用施體能階和受體能階的施體-受體重新結合型發光。薄膜型無機EL元件具有一種結構，其中，發光層夾在介電層之間，並且由電極夾持該夾著發光層的介電層，其發光機制是利用金屬離子的內殼層電子躍遷的定域型發光(localized type light emission)。另外，這裏作為發光元件使用有機EL元件進行說明。
為了取出發光，使發光元件的一對電極中的至少一個具有透光性即可。並且，在基板上形成電晶體及發光元
件。發光元件可以採用下述結構中的任何一個：從與基板相反一側的表面取出發光的頂部發射結構；從基板一側的表面取出發光的底部發射結構；以及從基板一側的表面及與基板相反一側的表面取出發光的雙面發射結構。
圖10A、10B及圖11B示出作為顯示元件使用發光元件的發光裝置的例子。
圖10A是發光裝置的平面圖，圖10B是沿著圖10A中的鎖鏈線V1-W1、V2-W2及V3-W3切斷的剖面。另外，在圖10A的平面圖中，未圖示電致發光層542及第二電極層543。
圖10A和10B所示的發光裝置在基板500上具有電晶體510、電容元件520及佈線層交叉部530，其中電晶體510與發光元件540電連接。另外，圖10A和10B示出經過基板500提出發光元件540所發射的光的下面發射型結構的發光裝置。
作為電晶體510，可以使用實施方式1或實施方式2所示的電晶體。在本實施方式中示出使用具有與實施方式1所示的電晶體440相同的結構的電晶體的例子。電晶體510是設置有用作通道保護膜的絕緣層的底閘極結構的反交錯型電晶體。
電晶體510包含閘極電極層511a、511b、閘極絕緣膜502、氧化物半導體膜512、絕緣層503以及用作源極電極層或汲極電極層的導電層513a、513b。
作為以與實施方式1所示的電晶體440相同的結構及
製造方法形成的電晶體510，藉由使用鹵素電漿的蝕刻製程形成導電層513a、513b之後，進行去除氧化物半導體膜表面及其附近的包含於蝕刻氣體中的雜質的處理。另外，也可以在利用使用鹵素電漿的蝕刻製程形成用作通道保護膜的絕緣層之後進行雜質去除處理。作為雜質去除處理，例如較佳為使用稀氫氟酸處理、使用氧或一氧化二氮的電漿處理等。
由於可以防止氧化物半導體膜表面及其附近被包含於蝕刻氣體中的雜質污染，因此可以使電晶體510的氧化物半導體膜表面的含有鹵素元素的蝕刻氣體中的元素(例如，氯、硼等)的濃度為5×1018atoms/cm3以下(較佳為1×1018atoms/cm3以下)。
因此，作為圖10A和10B所示的本實施方式的使用氧化物半導體膜512且具有穩定的電特性的電晶體510的半導體裝置，可以提供可靠性高的半導體裝置。另外，可以高良率地製造可靠性高的半導體裝置，由此可以實現高生產化。
電容元件520包含導電層521a、521b、閘極絕緣膜502、氧化物半導體膜522及導電層523，其中由導電層521a、521b及導電層523夾持閘極絕緣膜502及氧化物半導體膜522。
佈線層交叉部530是閘極電極層511a、511b與導電層533的交叉部，閘極電極層511a、511b與導電層533隔著由與閘極絕緣膜502及絕緣層503相同製程形成的絕
緣層553交叉。在本實施方式所示的結構中，在佈線層交叉部530的閘極電極層511a、511b與導電層533之間不僅可以設置閘極絕緣膜502還可以設置絕緣層553，因此可以降低閘極電極層511a、511b與導電層533之間產生的寄生電容。
在本實施方式中，作為閘極電極層511a及導電層521a使用30nm厚的鈦膜，作為閘極電極層511b及導電層521b使用200nm厚的銅薄膜。由此，閘極電極層為鈦膜與銅薄膜的疊層結構。
氧化物半導體膜512、522使用25nm厚的IGZO膜。
在電晶體510、電容元件520及佈線層交叉部530上形成有層間絕緣膜504，並且在層間絕緣膜504上的與發光元件540重疊的區域中設置有濾色片層505。在層間絕緣膜504及濾色片層505上設置有用作平坦化絕緣膜的絕緣膜506。
在絕緣膜506上設置有包含依次疊層第一電極層541、電致發光層542及第二電極層543的疊層結構的發光元件540。在到達導電層513a的形成在絕緣膜506及層間絕緣膜504中的開口中第一電極層541與導電層513a接觸，由此實現發光元件540與電晶體510的電連接。另外，以覆蓋第一電極層541的一部分及該開口的方式設置有分隔壁507。
層間絕緣膜504可以使用利用電漿CVD法形成的200nm以上且600nm以下厚的氧氮化矽膜。另外，絕緣膜
506可以使用1500nm厚的光敏丙烯酸樹脂膜，分隔壁507可以使用1500nm厚的光敏聚醯亞胺膜。
作為濾色片層505，例如可以使用彩色的透光樹脂。作為彩色的透光樹脂，可以使用感光或非感光有機樹脂。較佳為使用感光有機樹脂層，因為可以縮減光阻掩罩的數量來簡化製程。
彩色是指除了黑、灰、白等的無彩色之外的顏色，濾色片層使用只透過被著色的彩色光的材料來形成。至於彩色，可以使用紅色、綠色、藍色等。另外，還可以使用青色(cyan)、洋紅色(magenta)、黃色(yellow)等。只透過被著色的彩色光意味著濾色片層中的透過光在彩色光的波長中具有峰值。濾色層片考慮所包含的著色材料的濃度與光的透過率的關係以適當地控制最適合的膜厚度即可。例如，可以濾色片層505的膜厚度為1500nm以上且2000nm以下。
在圖11B所示的發光元件中，作為顯示元件的發光元件4513電連接到設置在像素部4002中的電晶體4010。另外，發光元件4513的結構是第一電極層4030、電致發光層4511、第二電極層4031的疊層結構，但是，不侷限於所示結構。根據從發光元件4513取出的光的方向等，可以適當地改變發光元件4513的結構。
分隔壁4510、507使用有機絕緣材料或無機絕緣材料形成。尤其是，較佳為使用感光樹脂材料，在第一電極層4030、541上形成開口部，並且將該開口部的側壁形成為
具有連續曲率的傾斜面。
電致發光層4511、542可以使用一個層構成，也可以使用多個層的疊層構成。
為了防止氧、氫、水分、二氧化碳等侵入到發光元件4513及發光元件540中，也可以在第二電極層4031、543及分隔壁4510、507上形成保護膜。作為保護膜，可以形成氮化矽膜、氮氧化矽膜、DLC膜等。
另外，為了防止氧、氫、水分、二氧化碳等侵入到發光元件4513、540中，也可以藉由蒸鍍法形成覆蓋發光元件4513、540的包含有機化合物的層。
此外，在由第一基板4001、第二基板4006以及密封材料4005密封的空間中設置有填充材料4514並被密封。如此，為了不暴露於外部氣體，較佳為使用氣密性高且脫氣少的保護薄膜(黏合薄膜、紫外線固化樹脂薄膜等)、覆蓋材料進行封裝(封入)。
作為填充材料4514，除了氮或氬等惰性氣體以外，也可以使用紫外線固化樹脂或熱固性樹脂，例如可以使用PVC(聚氯乙烯)、丙烯酸樹脂、聚醯亞胺、環氧樹脂、矽酮樹脂、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。
另外，如果需要，則也可以在發光元件的射出表面上適當地設置諸如偏光板或者圓偏光板(包括橢圓偏光板)、相位差板(λ/4板，λ/2板)、濾色片等的光學薄膜。此外，也可以在偏光板或者圓偏光板上設置防反射
膜。例如，可以進行抗眩光處理，該處理是利用表面的凹凸來擴散反射光而可以降低眩光的處理。
此外，作為顯示裝置，也可以提供驅動電子墨水的電子紙。電子紙也稱為電泳顯示裝置(電泳顯示器)，並具有如下優點：與紙同樣的易讀性；其耗電量比其他顯示裝置的耗電量低；形狀薄且輕。
電泳顯示裝置可以採用各種各樣的形式。電泳顯示裝置是如下裝置，即在溶劑或溶質中分散有包含具有正電荷的第一粒子和具有負電荷的第二粒子的多個微囊，並且藉由對微囊施加電場使微囊中的粒子向相互相反的方向移動，以僅顯示集中在一方的粒子的顏色。另外，第一粒子或第二粒子包含染料，當沒有電場時不移動。此外，第一粒子的顏色和第二粒子的顏色不同(該顏色包括無色)。
這樣，電泳顯示裝置是利用介電常數高的物質移動到高電場區域，即所謂的介電泳效應(dielectrophoretic effect)的顯示器。
分散有上述微囊的溶劑被稱為電子墨水，並且該電子墨水可以印刷到玻璃、塑膠、布、紙等的表面上。另外，還可以藉由使用濾色片、具有色素的粒子來進行彩色顯示。
此外，微囊中的第一粒子及第二粒子可以使用選自導電材料、絕緣材料、半導體材料、磁性材料、液晶材料、鐵電性材料、電致發光材料、電致變色材料、磁泳材料中的一種材料或這些材料的複合材料。
此外，作為電子紙，也可以應用使用旋轉球(twisting ball)顯示方式的顯示裝置。旋轉球顯示方式是如下方法，即將分別塗為白色和黑色的球形粒子配置在作為用於顯示元件的電極層的第一電極層與第二電極層之間，使第一電極層與第二電極層之間產生電位差來控制球形粒子的方向，以進行顯示。
另外，在圖9A至圖11B中，作為第一基板4001、基板500、第二基板4006，除了玻璃基板以外，也可以使用撓性的基板。例如，可以使用具有透光性的塑膠基板等。作為塑膠，可以使用FRP(Fiberglass-Reinforced Plastics，玻璃纖維強化塑膠)板、PVF(聚氟乙烯)薄膜、聚酯薄膜或丙烯酸樹脂薄膜。此外，若不需要透光性，則也可以使用以鋁或不鏽鋼等為材料的金屬基板(金屬薄膜)。例如，也可以使用具有由PVF薄膜或聚酯薄膜夾住鋁箔的結構的薄片。
在本實施方式中，作為絕緣膜4020使用氧化鋁膜。絕緣膜4020可以利用濺射法或電漿CVD法等形成。
在氧化物半導體膜上作為絕緣膜4020設置的氧化鋁膜具有高遮斷效果(阻擋效果)，即，不使氫、水分等雜質以及氧這兩者透過膜的效果。
因此，氧化鋁膜用作保護膜，而防止在製程中及製造之後導致電晶體的特性變動的氫、水分等雜質混入到氧化物半導體膜，並且防止從氧化物半導體膜釋放氧化物半導體的主要構成材料的氧。
另外，作為用作平坦化絕緣膜的絕緣膜4021、506，可以使用丙烯酸樹脂、聚醯亞胺、苯並環丁烯類樹脂、聚醯胺、環氧樹脂等具有耐熱性的有機材料。此外，除了上述有機材料以外，也可以使用低介電常數材料(low-k材料)、矽氧烷類樹脂、PSG(磷矽玻璃)、BPSG(硼磷矽玻璃)等。另外，也可以藉由層疊多個由這些材料形成的絕緣膜來形成絕緣膜。
對絕緣膜4021、506的形成方法沒有特別的限制，可以根據其材料利用如濺射法、SOG法、旋塗法、浸漬法、噴塗法、液滴噴射法(噴墨法等)、印刷法(絲網印刷、膠版印刷等)等的方法以及如刮刀、輥塗機、幕式塗布機、刮刀式塗布機等的器具來形成絕緣膜4021、506。
顯示裝置藉由使來自光源或顯示元件的光透過來進行顯示。因此，設置在光透過的像素部中的基板、絕緣膜、導電膜等薄膜全都對可見光的波長區域的光具有透光性。
關於對顯示元件施加電壓的第一電極層及第二電極層(也稱為像素電極層、共用電極層、反電極層等)，可以根據取出光的方向、設置電極層的地方以及電極層的圖案結構選擇透光性或反射性。
作為第一電極層4030、541及第二電極層4031、543，可以使用含有氧化鎢的銦氧化物、含有氧化鎢的銦鋅氧化物、含有氧化鈦的銦氧化物、含有氧化鈦的銦錫氧化物、銦錫氧化物(以下稱為ITO)、銦鋅氧化物、添加有氧化矽的銦錫氧化物、石墨烯等具有透光性的導電材
料。
此外，第一電極層4030、第一電極層541、第二電極層4031及第二電極層543可以使用鎢(W)、鉬(Mo)、鋯(Zr)、鉿(Hf)、釩(V)、鈮(Nb)、鉭(Ta)、鉻(Cr)、鈷(Co)、鎳(Ni)、鈦(Ti)、鉑(Pt)、鋁(Al)、銅(Cu)、銀(Ag)等金屬、其合金或其金屬氮化物中的一種或多種來形成。
在本實施方式中，圖10A和10B所示的發光裝置具有下面發射型結構，所以第一電極層541具有透光性，而第二電極層543具有反射性。因此，當將金屬膜用於第一電極層541時，較佳為將金屬膜形成得薄，以並使其具有透光性。另外，當將具有透光性的導電膜用於第二電極層543時，較佳為將具有反射性的導電膜層疊在其上。
此外，第一電極層4030、第一電極層541、第二電極層4031及第二電極層543可以使用包括導電高分子(也稱為導電聚合體)的導電組成物來形成。作為導電高分子，可以使用所謂的π電子共軛類導電高分子。例如，可以舉出聚苯胺或其衍生物、聚吡咯或其衍生物、聚噻吩或其衍生物、或者由苯胺、吡咯和噻吩中的兩種以上構成的共聚物或其衍生物等。
此外，由於電晶體容易因靜電等而損壞，所以較佳的是設置用來保護驅動電路的保護電路。保護電路較佳為使用非線性元件構成。
如上所述，藉由應用實施方式1或實施方式2所示的
電晶體，可以提供具有各種各樣的功能的半導體裝置。
本實施方式所示的結構或方法等可以與其他的實施方式所示的結構或方法等適當地組合而實施。
藉由使用實施方式1或實施方式2所示的電晶體，可以製造具有讀取目標物的資訊的影像感測器功能的半導體裝置。
圖12A示出具有影像感測器功能的半導體裝置的一個例子。圖12A是光電感測器的等效電路，而圖12B是示出光電感測器的一部分的剖面圖。
光電二極體602的一個電極電連接到光電二極體重設信號線658，而光電二極體602的另一個電極電連接到電晶體640的閘極。電晶體640的源極和汲極中的一個電連接到光電感測器參考信號線672，而電晶體640的源極和汲極中的另一個電連接到電晶體656的源極和汲極中的一個。電晶體656的閘極電連接到閘極信號線659，電晶體656的源極和汲極中的另一個電連接到光電感測器輸出信號線671。
注意，在本說明書的電路圖中，為了使使用氧化物半導體膜的電晶體一目了然，將使用氧化物半導體膜的電晶體的符號表示為“OS”。在圖12A中，電晶體640和電晶體656可以應用實施方式1或實施方式2所示的電晶體，是使用氧化物半導體膜的電晶體。在本實施方式中示
出應用具有與實施方式1所示的電晶體440同樣的結構的電晶體的例子。電晶體640是在氧化物半導體膜上設置有用作夠到保護膜的絕緣層的底閘極結構的反交錯型電晶體。
圖12B是示出光電感測器中的光電二極體602和電晶體640的剖面圖，其中在具有絕緣表面的基板601(TFT基板)上設置有用作感測器的光電二極體602和電晶體640。在光電二極體602和電晶體640上使用黏合層608設置有基板613。
在電晶體640上設置有絕緣膜631、層間絕緣膜633以及層間絕緣膜634。光電二極體602設置在層間絕緣膜633上，並且光電二極體602具有如下結構：在形成於層間絕緣膜633上的電極層641a、641b與設置在層間絕緣膜634上的電極層642之間從層間絕緣膜633一側依次層疊有第一半導體膜606a、第二半導體膜606b及第三半導體膜606c。
電極層641b與形成在層間絕緣膜634中的導電層643電連接，並且電極層642藉由電極層641a與導電層645電連接。導電層645與電晶體640的閘極電極層電連接，並且光電二極體602與電晶體640電連接。
在此，例示出一種pin型光電二極體，其中層疊用作第一半導體膜606a的具有p型導電型的半導體膜、用作第二半導體膜606b的高電阻的半導體膜(i型半導體膜)、用作第三半導體膜606c的具有n型導電型的半導
體膜。
第一半導體膜606a是p型半導體膜，而可以由包含賦予p型的雜質元素的非晶矽膜形成。使用包含屬於週期表中的第13族的雜質元素(例如，硼(B))的半導體材料氣體藉由電漿CVD法來形成第一半導體膜606a。作為半導體材料氣體，可以使用矽烷(SiH4)。另外，可以使用Si2H6、SiH2Cl2、SiHCl3、SiCl4、SiF4等。另外，也可以使用如下方法：在形成不包含雜質元素的非晶矽膜之後，使用擴散法或離子植入法將雜質元素引入到該非晶矽膜。較佳的是在使用離子植入法等引入雜質元素之後進行加熱等來使雜質元素擴散。在此情況下，作為形成非晶矽膜的方法，可以使用LPCVD法、氣相生長法或濺射法等。較佳的是將第一半導體膜606a的厚度設定為10nm以上且50nm以下。
第二半導體膜606b是i型半導體膜(本質半導體膜)，而可以由非晶矽膜形成。為了形成第二半導體膜606b，藉由電漿CVD法使用半導體材料氣體來形成非晶矽膜。作為半導體材料氣體，可以使用矽烷(SiH4)。或者，也可以使用Si2H6、SiH2Cl2、SiHCl3、SiCl4或SiF4等。也可以藉由LPCVD法、氣相生長法、濺射法等形成第二半導體膜606b。較佳的是將第二半導體膜606b的厚度設定為200nm以上且1000nm以下。
第三半導體膜606c是n型半導體膜，而可以由包含賦予n型的雜質元素的非晶矽膜形成。使用包含屬於週期
表中的第15族的雜質元素(例如，磷(P))的半導體材料氣體藉由電漿CVD法形成第三半導體膜606c。作為半導體材料氣體，可以使用矽烷(SiH4)。或者，也可以使用Si2H6、SiH2Cl2、SiHCl3、SiCl4或SiF4等。另外，也可以使用如下方法：在形成不包含雜質元素的非晶矽膜之後，使用擴散法或離子植入法將雜質元素引入到該非晶矽膜。較佳的是在使用離子植入法等引入雜質元素之後進行加熱等來使雜質元素擴散。在此情況下，作為形成非晶矽膜的方法，可以使用LPCVD法、氣相生長法或濺射法等。較佳的是將第三半導體膜606c的厚度設定為20nm以上且200nm以下。
此外，第一半導體膜606a、第二半導體膜606b以及第三半導體膜606c也可以不使用非晶半導體形成，而使用多晶半導體或微晶半導體(Semi Amorphous Semiconductor，SAS)形成。
此外，由於光電效應生成的電洞的遷移率低於電子的遷移率，因此當p型半導體膜一側的表面用作光接收面時，pin型光電二極體具有良好的特性。這裏示出將光電二極體602從形成有pin型光電二極體的基板601的面接收的光轉換為電信號的例子。此外，來自其導電型與用作光接收面的半導體膜一側相反的半導體膜一側的光是干擾光，因此，電極層較佳為使用具有遮光性的導電膜。另外，也可以將n型半導體膜一側的表面用作光接收面。
藉由使用絕緣材料且根據材料使用濺射法、電漿CVD
法、SOG法、旋塗法、浸漬法、噴塗法、液滴噴射法(噴墨法等)、印刷法(絲網印刷、膠版印刷等)等，來可以形成絕緣膜631、層間絕緣膜633、層間絕緣膜634。
作為絕緣膜631，可以使用無機絕緣材料，諸如氧化矽層、氧氮化矽層、氧化鋁層、氧氮化鋁層等氧化物絕緣膜、氮化矽層、氮氧化矽層、氮化鋁層、氮氧化鋁層等氮化物絕緣膜的單層或疊層。
在本實施方式中，作為絕緣膜631使用氧化鋁膜。絕緣膜631可以藉由濺射法或電漿CVD法形成。
在氧化物半導體膜上作為絕緣膜631設置的氧化鋁膜具有高遮斷效果(阻擋效果)，即不使氫、水分等雜質及氧的兩者透過膜的效果。
因此，氧化鋁膜用作保護膜，而防止在製程中及製造之後導致電晶體的特性變動的氫、水分等雜質混入到氧化物半導體膜，並且防止從氧化物半導體膜釋放氧化物半導體的主要構成材料的氧。
作為層間絕緣膜633、634，較佳為採用用作減少表面凹凸的平坦化絕緣膜的絕緣膜。作為層間絕緣膜633、634，例如可以使用聚醯亞胺、丙烯酸樹脂、苯並環丁烯樹脂、聚醯胺或環氧樹脂等具有耐熱性的有機絕緣材料。
除了上述有機絕緣材料之外，也可以使用低介電常數材料(low-k材料)、矽氧烷類樹脂、PSG(磷矽玻璃)、BPSG(硼磷矽玻璃)等的單層或疊層。
藉由檢測入射到光電二極體602的光622，可以讀取
檢測目標的資訊。另外，在讀取檢測目標的資訊時，可以使用背光等的光源。
作為以與實施方式1所示的電晶體440相同的結構及製造方法形成的電晶體640，藉由使用鹵素電漿的蝕刻製程形成源極電極層及汲極電極層之後，進行去除氧化物半導體膜表面及其附近的包含於蝕刻氣體中的雜質的製程。另外，也可以在利用使用鹵素電漿的蝕刻製程形成用作通道保護膜的絕緣層之後進行雜質去除處理。作為雜質去除處理，例如較佳為使用稀氫氟酸處理、使用氧或一氧化二氮的電漿處理等。
由於可以防止氧化物半導體膜表面及其附近被包含於蝕刻氣體中的雜質污染，因此可以使電晶體640的氧化物半導體膜表面的鹵素元素的雜質濃度為5×1018atoms/cm3以下(較佳為1×1018atoms/cm3以下)。
因此，可以提供使用本實施方式的氧化物半導體膜且具有穩定的電特性的電晶體640的可靠性高的半導體裝置。另外，可以高良率地製造可靠性高的半導體裝置，由此可以實現高生產化。
本實施方式所示的結構或方法等可以與其他的實施方式所示的結構或方法等適當地組合而實施。
可以將本說明書所公開的半導體裝置應用於多種電子裝置(包括遊戲機)。作為電子裝置，可以舉出電視機
(也稱為電視或電視接收機)、用於電腦等的顯示器、數位相機、數位攝像機、數位相框、行動電話機、可攜式遊戲機、移動資訊終端、音頻再生裝置、遊戲機(彈子機、投幣機等)外殼遊戲機等。圖13A至13C示出這些電子裝置的具體例子。
圖13A示出具有顯示部的桌子9000。在桌子9000中，外殼9001組裝有顯示部9003，利用顯示部9003可以顯示影像。另外，在此示出利用四個腿部9002支撐外殼9001的結構。另外，外殼9001具有用來供應電力的電源供應線9005。
實施方式1至實施方式4中的任一所示的半導體裝置可以應用於顯示部9003，由此可以對電子裝置賦予高可靠性。
顯示部9003具有觸屏輸入功能。當用指頭等接觸顯示於桌子9000的顯示部9003中的顯示按鈕9004時，可以進行屏面操作或資訊輸入。並且當使桌子具有能夠與其他家電產品進行通訊的功能或能夠控制其他家電產品的功能，可以將桌子用作藉由屏面操作控制其他家電產品的控制裝置。例如，藉由使用實施方式4所示的具有影像感測器功能的半導體裝置，可以使顯示部9003具有觸屏輸入功能。
另外，利用設置於外殼9001的鉸鏈也可以將顯示部9003的屏面以垂直於地板的方式立起來，從而也可以將桌子用作電視機。雖然如果在小房間裏設置大屏面的電視機
則自由使用的空間變小，然而，如果在桌子內安裝有顯示部則可以有效地利用房間的空間。
圖13B示出電視機9100的一個例子。在電視機9100中，外殼9101組裝有顯示部9103。利用顯示部9103可以顯示影像。此外，在此示出利用支架9105支撐外殼9101的結構。
可以藉由利用外殼9101所具備的操作開關、另外提供的遙控器9110進行電視機9100的操作。藉由利用遙控器9110所具備的操作鍵9109，可以進行頻道及音量的操作，並可以對在顯示部9103上顯示的影像進行操作。此外，也可以採用在遙控器9110中設置顯示從該遙控器9110輸出的資訊的顯示部9107的結構。
圖13B所示的電視機9100具備接收機及數據機等。電視機9100可以利用接收機接收一般的電視廣播。再者，電視機9100藉由數據機連接到有線或無線方式的通信網路，也可以進行單向(從發送者到接收者)或雙向(在發送者和接收者之間或在接收者之間等)的資訊通信。
實施方式1至實施方式4中的任一所示的半導體裝置可以應用於顯示部9103、9107，由此可以對電視機及遙控器賦予高可靠性。
圖13C示出電腦，該電腦包含主體9201、外殼9202、顯示部9203、鍵盤9204、外部連接埠9205、指向裝置9206等。
實施方式1至實施方式4中的任一個所示的半導體裝置都可以用於顯示部9203，並可以賦予電腦高可靠性。
圖14A和14B是能夠進行折疊的平板終端。圖14A示出打開的狀態。平板終端包含外殼9630、顯示部9631a、顯示部9631b、顯示模式切換開關9034、電源開關9035、省電模式切換開關9036、卡子9033以及操作開關9038。
實施方式1至實施方式4中的任一所示的半導體裝置可以應用於顯示部9631a及顯示部9631b，由此可以對平板終端賦予高可靠性。
在顯示部9631a中，可以將其一部分用作觸摸屏的區域9632a，並且可以藉由接觸所顯示的操作鍵9638來輸入資料。此外，作為一個例子，顯示部9631a的一半隻具有顯示的功能，並且另一半具有觸摸屏的功能，但是不侷限於該結構。也可以採用顯示部9631a的整個區域具有觸摸屏的功能的結構。例如，可以在顯示部9631a的全面顯示鍵盤來將其用作觸摸屏，並且將顯示部9631b用作顯示畫面。
此外，在顯示部9631b中，與顯示部9631a同樣也可以將顯示部9631b的一部分用作觸摸屏的區域9632b。此外，藉由使用指頭或觸控筆等接觸觸摸屏上的鍵盤顯示切換按鈕9639的位置上，可以在顯示部9631b上顯示鍵盤。
此外，也可以對觸摸屏的區域9632a和觸摸屏的區域
9632b同時進行觸摸輸入。
另外，顯示模式切換開關9034能夠進行豎屏顯示和橫屏顯示等顯示的方向的切換以及黑白顯示和彩色顯示的切換等。根據藉由平板終端所內置的光感測器所檢測的使用時的外光的光量，省電模式切換開關9036可以使顯示的亮度設定為最適合的亮度。平板終端除了光感測器以外還可以內置陀螺儀和加速度感測器等檢測傾斜度的感測器等的其他檢測裝置。
此外，圖14A示出顯示部9631b的顯示面積與顯示部9631a的顯示面積相同的例子，但是不侷限於此，一方的尺寸可以與另一方的尺寸不同，其顯示品質也可以不同。例如，例如可以使用顯示部中的一方能夠進行比另一方更高精細度的顯示的顯示面板。
圖14B示出合上的狀態，並且平板終端包括外殼9630、太陽能電池9633、充放電控制電路9634、電池9635以及DCDC轉換器9636。此外，在圖14B中，作為充放電控制電路9634的一個例子示出具有電池9635和DCDC轉換器9636的結構。
此外，平板終端能夠進行折疊，因此不使用時可以合上外殼9630。因此，可以保護顯示部9631a和顯示部9631b，而可以提供一種具有良好的耐久性且從長期使用的觀點來看具有良好的可靠性的平板終端。
此外，圖14A和14B所示的平板終端還可以具有如下功能：顯示各種各樣的資訊(靜態影像、動態影像、文字
影像等)；將日曆、日期或時刻等顯示在顯示部上；對顯示在顯示部上的資訊進行操作或編輯的觸摸輸入；藉由各種各樣的軟體(程式)控制處理等。
藉由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、顯示部或影像信號處理部等。另外，可以將太陽能電池9633設置在外殼9630的單面或雙面，由此可以高效地對電池9635進行充電。另外，當作為電池9635使用鋰離子電池時，有可以實現小型化等的優點。
另外，參照圖14C所示的方塊圖對圖14B所示的充放電控制電路9634的結構和工作進行說明。圖14C示出太陽能電池9633、電池9635、DCDC轉換器9636、轉換器9637、開關SW1至SW3以及顯示部9631，電池9635、DCDC轉換器9636、轉換器9637、開關SW1至SW3對應圖14B所示的充放電控制電路9634。
首先，說明在利用外光使太陽能電池9633發電時的工作的例子。使用DCDC轉換器9636對太陽能電池9633所產生的電力進行升壓或降壓以使它成為用來對電池9635進行充電的電壓。並且，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SW1導通，並且，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，可以採用當不進行顯示部9631中的顯示時，使開關SW1截止且使開關SW2導通來對電池9635進行充電的結構。
注意，作為發電單元的一個例子示出太陽能電池9633，但是不侷限於此，也可以使用壓電元件(piezoelectric element)或熱電轉換元件(珀耳帖元件(Peltier element))等其他發電單元進行電池9635的充電。例如，也可以使用以無線(不接觸)的方式能夠收發電力來進行充電的無線電力傳輸模組或組合其他充電方法進行充電。
本實施方式所示的結構或方法等可以與其他的實施方式所示的結構或方法等適當地組合而實施。
在本實施例中，在氧化物半導體膜上以與其接觸的方式形成金屬膜，然後進行乾蝕刻去除金屬膜。藉由如下實驗觀察是否進行去除乾蝕刻時產生的雜質與電阻率的關係。
首先，作為比較例的樣本，利用使用濺射法的成膜裝置在玻璃基板上形成厚度為95nm的IGZO膜，並測量其電阻率。其結果為4.8×109Ω．cm。藉由形成頂面形狀為彎曲形狀的電極(厚度為100nm的鈦膜、厚度為400nm的鋁膜及厚度為100nm的鈦膜的疊層)，並藉由測量電壓-電流的兩個端子算出電阻，來得到IGZO膜的電阻率。
在如下成膜條件下形成IGZO膜：使用In：Ga：Zn=1：1：1[原子數比]的氧化物靶材，在氧及氬氛圍下(氧流量比率50%)，壓力為0.6Pa，AC電源電力為
5kW，基板溫度為170℃。
利用濺射法的成膜裝置包括：可以使用真空泵等真空排氣單元(低溫泵、渦輪分子泵等)進行減壓的濺射處理室；固定被處理基板的基板架；支撐濺射靶材的靶材架；對應於由靶材架支撐的濺射靶材的電極；對上述電極施加用於濺射的AC電壓(或DC電壓)的電力供應單元；以及向濺射處理室內供應氣體的氣體供應單元。另外，在製造樣本時，盡可能地以不混入雜質的方式將濺射處理室內設定為高真空的狀態，至於水分在露點為-40℃以下，較佳的是在露點為-50℃以下的乾燥氮氛圍中進行成膜。
另外，作為樣本1，在玻璃基板上形成厚度為95nm的IGZO膜之後，在第一干蝕刻條件下進行180秒的蝕刻之後，將其浸漬於純水中，形成電極，來測量電阻率。樣本1的結果是130Ω．cm。另外，作為樣本2，在第一干蝕刻條件後，以稀氫氟酸(以1/100的比例稀釋的)浸漬30秒之後，形成電極測量電阻率。樣本2的結果是3.9×109Ω．cm。
由上述結果可知：由於使用含有鹵素元素的氣體的乾蝕刻雜質附著或混入IGZO膜而導致IGZO膜的電阻率下降，藉由利用稀氫氟酸進行表面處理雜質被去除，而使IGZO膜接近進行乾蝕刻之前的狀態。
另外，作為樣本3，在玻璃基板上形成厚度為95nm的IGZO膜之後，在第二乾蝕刻條件下進行180秒的蝕刻之後，將其浸漬於純水中，形成電極，來測量電阻率。另
外，作為樣本4，在第二乾蝕刻條件後，以稀氫氟酸(以1/100的比例稀釋的)浸漬30秒之後，形成電極測量電阻率。
另外，作為樣本5，在玻璃基板上形成厚度為95nm的IGZO膜之後，在第三乾蝕刻條件下進行180秒的蝕刻之後，將其浸漬於純水中，形成電極，來測量電阻率。另外，作為樣本6，在第三乾蝕刻條件後，以稀氫氟酸(以1/100的比例稀釋的)浸漬30秒之後，形成電極測量電阻率。
另外，作為樣本7，在玻璃基板上形成厚度為95nm的IGZO膜之後，在第四乾蝕刻條件下進行180秒的蝕刻之後，將其浸漬於純水中，形成電極，來測量電阻率。另外，作為樣本8，在第四乾蝕刻條件後，以稀氫氟酸(以1/100的比例稀釋的)浸漬30秒之後，形成電極測量電阻率。
表1示出第一干蝕刻條件、第二乾蝕刻條件、第三乾蝕刻條件及第四乾蝕刻條件。另外，作為進行乾蝕刻的裝置使用ICP蝕刻裝置。
另外，圖16是以電阻率為縱軸，分別示出比較例的電阻率與樣本1至樣本8的電阻率的圖表。由上述結果可知：即使改變乾蝕刻的條件，藉由利用稀氫氟酸進行表面處理，可以使IGZO膜接近進行乾蝕刻之前的狀態，較佳的是與進行乾蝕刻之前相同的狀態。
400‧‧‧基板
401‧‧‧閘極電極層
402‧‧‧閘極絕緣膜
403‧‧‧氧化物半導體膜
405a‧‧‧源極電極層
405b‧‧‧汲極電極層
408‧‧‧層間絕緣膜
409‧‧‧平坦化絕緣膜
413‧‧‧絕緣層
436‧‧‧下地絕緣膜
440‧‧‧電晶體
442‧‧‧氣體
443‧‧‧絕緣膜
444‧‧‧光阻掩罩
445‧‧‧導電膜
448a‧‧‧光阻掩罩
450‧‧‧電晶體
460‧‧‧電晶體
470‧‧‧電晶體
480‧‧‧電晶體
490‧‧‧電晶體
500‧‧‧基板
502‧‧‧閘極絕緣膜
503‧‧‧絕緣層
504‧‧‧層間絕緣膜
505‧‧‧濾色片層
506‧‧‧絕緣膜
507‧‧‧分隔壁
510‧‧‧電晶體
511a‧‧‧閘極電極層
511b‧‧‧閘極電極層
512‧‧‧氧化物半導體膜
513a‧‧‧導電層
513b‧‧‧導電層
520‧‧‧電容元件
521a‧‧‧導電層
521b‧‧‧導電層
522‧‧‧氧化物半導體膜
523‧‧‧導電層
530‧‧‧佈線層交叉部
533‧‧‧導電層
540‧‧‧發光元件
541‧‧‧電極層
542‧‧‧電致發光層
543‧‧‧電極層
553‧‧‧絕緣層
601‧‧‧基板
602‧‧‧光電二極體
606a‧‧‧半導體膜
606b‧‧‧半導體膜
606c‧‧‧半導體膜
608‧‧‧黏合層
613‧‧‧基板
631‧‧‧絕緣膜
633‧‧‧層間絕緣膜
634‧‧‧層間絕緣膜
640‧‧‧電晶體
641a‧‧‧電極層
641b‧‧‧電極層
642‧‧‧電極層
643‧‧‧導電層
645‧‧‧導電層
656‧‧‧電晶體
658‧‧‧光電二極體重設信號線
659‧‧‧閘極信號線
671‧‧‧光電感測器輸出信號線
672‧‧‧光電感測器參考信號線
4001‧‧‧基板
4002‧‧‧像素部
4003‧‧‧信號線驅動電路
4004‧‧‧掃描線驅動電路
4005‧‧‧密封材料
4006‧‧‧基板
4008‧‧‧液晶層
4010‧‧‧電晶體
4011‧‧‧電晶體
4013‧‧‧液晶元件
4015‧‧‧連接端子電極
4016‧‧‧端子電極
4019‧‧‧各向異性導電膜
4020‧‧‧絕緣膜
4021‧‧‧絕緣膜
4030‧‧‧電極層
4031‧‧‧電極層
4032‧‧‧絕緣膜
4033‧‧‧絕緣膜
4035‧‧‧間隔物
4510‧‧‧分隔壁
4511‧‧‧電致發光層
4513‧‧‧發光元件
4514‧‧‧填充材料
9000‧‧‧桌子
9001‧‧‧外殼
9002‧‧‧腿部
9003‧‧‧顯示部
9004‧‧‧顯示按鈕
9005‧‧‧電源供應線
9033‧‧‧卡子
9034‧‧‧開關
9035‧‧‧電源開關
9036‧‧‧開關
9038‧‧‧操作開關
9100‧‧‧電視機
9101‧‧‧外殼
9103‧‧‧顯示部
9105‧‧‧支架
9107‧‧‧顯示部
9109‧‧‧操作鍵
9110‧‧‧遙控器
9201‧‧‧主體
9202‧‧‧外殼
9203‧‧‧顯示部
9204‧‧‧鍵盤
9205‧‧‧外部連接埠
9206‧‧‧指向裝置
9630‧‧‧外殼
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
9636‧‧‧DCDC轉換器
9637‧‧‧轉換器
9638‧‧‧操作鍵
9639‧‧‧按鈕
在圖式中：圖1A至1C是說明半導體裝置的一個方式的平面圖及剖面圖；圖2A至2E是說明半導體裝置的製造方法的一個方式的剖面圖；圖3A至3C是說明半導體裝置的一個方式的平面圖及剖面圖；圖4A至4C是說明半導體裝置的一個方式的平面圖及剖面圖；圖5A至5C是說明半導體裝置的一個方式的平面圖及剖面圖；
圖6A至6C是說明半導體裝置的一個方式的平面圖及剖面圖；圖7A至7E是說明半導體裝置的製造方法的一個方式的剖面圖；圖8A至8C是說明半導體裝置的一個方式的平面圖及剖面圖；圖9A至9C是說明半導體裝置的一個方式的平面圖；圖10A和10B是說明半導體裝置的一個方式的平面圖及剖面圖；圖11A和11B是示出半導體裝置的一個方式的剖面圖圖12A和12B是示出半導體裝置的一個方式的等效電路及剖面圖；圖13A至13C是示出電子裝置的圖；圖14A至14C是示出電子裝置的圖；圖15是示出SIMS測量結果的圖；圖16是示出稀氫氟酸處理的有無與電阻率的關係的圖表。
401‧‧‧閘極電極層
413‧‧‧絕緣層
403‧‧‧氧化物半導體膜
405a‧‧‧源極電極層
405b‧‧‧汲極電極層
Claims (9)
- 一種半導體裝置的製造方法，包括如下步驟：在絕緣表面上形成閘極電極層；在該閘極電極層上形成閘極絕緣膜；在該閘極絕緣膜上形成氧化物半導體膜；在該氧化物半導體膜上形成絕緣層，該絕緣層與該閘極電極層重疊；在該氧化物半導體膜及該絕緣層上形成導電膜；使用含有鹵素元素的蝕刻氣體對該導電膜進行蝕刻來形成源極電極層和汲極電極層；以及去除該氧化物半導體膜中的該鹵素元素，其中作為該去除步驟進行利用稀氫氟酸溶液的洗滌處理。
- 一種半導體裝置的製造方法，包括如下步驟：在絕緣表面上形成閘極電極層；在該閘極電極層上形成閘極絕緣膜；在該閘極絕緣膜上形成氧化物半導體膜；在該氧化物半導體膜上形成絕緣層；使用含有鹵素元素的蝕刻氣體對該絕緣層進行蝕刻來在與該閘極電極層重疊的位置形成通道保護膜；去除該氧化物半導體膜中的該鹵素元素；在該氧化物半導體膜及該通道保護膜上形成導電膜；以及對該導電膜進行蝕刻形成源極電極層和汲極電極層， 其中作為該去除步驟進行利用稀氫氟酸溶液的洗滌處理。
- 根據申請專利範圍第1或2項之半導體裝置的製造方法，其中經過該去除步驟的該氧化物半導體膜中的氯濃度為5×1018atoms/cm3以下。
- 一種半導體裝置的製造方法，包括如下步驟：在絕緣表面上形成閘極電極層；在該閘極電極層上形成閘極絕緣膜；在該閘極絕緣膜上形成氧化物半導體膜；在該氧化物半導體膜上形成絕緣層；使用含有鹵素元素的第一蝕刻氣體對該絕緣層進行蝕刻來在與該閘極電極層重疊的位置形成通道保護膜；去除該氧化物半導體膜中的包含於該第一蝕刻氣體中的該鹵素元素；在該氧化物半導體膜及該通道保護膜上形成導電膜；使用含有鹵素元素的第二蝕刻氣體對該導電膜進行蝕刻形成源極電極層和汲極電極層；以及去除該氧化物半導體膜中的包含於該第二蝕刻氣體中的該鹵素元素，其中至少作為使用該第一蝕刻氣體的該去除步驟和使用該第二蝕刻氣體的該去除步驟中的一個進行利用稀氫氟酸溶液的洗滌處理。
- 根據申請專利範圍第4項之半導體裝置的製造方法，其中經過利用該第二蝕刻氣體的該去除步驟的該氧化 物半導體膜中的氯濃度為5×1018atoms/cm3以下。
- 一種半導體裝置，包括：閘極電極層；該閘極電極層上的閘極絕緣膜；該閘極絕緣膜上的氧化物半導體膜；該氧化物半導體膜上的絕緣層，該絕緣層與該閘極電極層重疊；該氧化物半導體膜及該絕緣層上的源極電極層；以及該氧化物半導體膜及該絕緣層上的汲極電極層，其中，該源極電極層和該汲極電極層的通道寬度方向的長度小於該氧化物半導體膜的通道寬度方向的長度，其中，該氧化物半導體膜中的氯濃度為5×1018atoms/cm3以下，並且其中，該氧化物半導體膜的與該絕緣層、該源極電極層或該汲極電極層重疊的區域的厚度大於該氧化物半導體膜的不與該絕緣層、該源極電極層和該汲極電極層中的任何一個重疊的區域的厚度。
- 一種半導體裝置，包括：閘極電極層；該閘極電極層上的閘極絕緣膜；該閘極絕緣膜上的氧化物半導體膜；該氧化物半導體膜上的絕緣層，該絕緣層與該閘極電極層重疊；該氧化物半導體膜及該絕緣層上的源極電極層；以及 該氧化物半導體膜及該絕緣層上的汲極電極層，其中，該源極電極層和該汲極電極層覆蓋該氧化物半導體膜的端部，其中，該氧化物半導體膜中的氯濃度為5×1018atoms/cm3以下，並且其中，該氧化物半導體膜的與該絕緣層重疊的區域的厚度大於該氧化物半導體膜的與該源極電極層或該汲極電極層重疊的區域的厚度。
- 根據申請專利範圍第6或7項之半導體裝置，其中該絕緣層只被設置於該氧化物半導體膜之通道形成區之上。
- 根據申請專利範圍第6或7項之半導體裝置，其中該氧化物半導體膜包括銦及鋅。
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