專利名稱：半導(dǎo)體裝置及半導(dǎo)體裝置的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體裝置及其制造方法，該半導(dǎo)體裝置包括含半導(dǎo)體元件(t匕如晶體管)的電路。例如，本發(fā)明涉及安裝在電源電路上的功率裝置；包括存儲(chǔ)器、晶閘管、轉(zhuǎn)換器、圖像傳感器等的半導(dǎo)體集成電路；以及將典型為液晶顯示面板、包括發(fā)光元件的發(fā)光顯示裝置等電光裝置作為組件安裝在其上的電子裝置。在本說明書中，半導(dǎo)體裝置是指可通過利用半導(dǎo)體特性而作用的所有類型的裝置，且電光裝置、發(fā)光顯示裝置、半導(dǎo)體電路以及電子裝置都為半導(dǎo)體裝置。
背景技術(shù)：
使用非晶硅、多晶硅等來制造形成在玻璃襯底等上的晶體管，這在液晶顯示裝置中很常見。雖然包括非晶硅的晶體管具有低場(chǎng)效遷移率，但其可以在大玻璃襯底上形成。另一方面，雖然包括多晶硅的晶體管具有高場(chǎng)效遷移率，但其不適合形成在大玻璃襯底上。與包括硅的晶體管不同，使用氧化物半導(dǎo)體來制造晶體管的技術(shù)已受到注目，且該晶體管應(yīng)用于電子裝置或光學(xué)裝置。例如，專利文獻(xiàn)I及專利文獻(xiàn)2公開一種使用氧化鋅或In-Ga-Zn-O類氧化物作為氧化物半導(dǎo)體來制造晶體管的技術(shù)，且該晶體管用作顯示裝置的像素等的開關(guān)元件。[參考文獻(xiàn)][專利文獻(xiàn)][專利文獻(xiàn)I]日本專利申請(qǐng)公開2007-123861號(hào)公報(bào)[專利文獻(xiàn)2]日本專利申請(qǐng)`公開2007-96055號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
晶體管的電特性很容易受到用作有源層的氧化物半導(dǎo)體膜與接觸氧化物半導(dǎo)體膜的柵極絕緣膜之間的界面狀態(tài)的影響。在晶體管制造期間或之后，若柵極絕緣膜接觸氧化物半導(dǎo)體膜的界面，也就是說，氧化物半導(dǎo)體膜的柵電極側(cè)界面處于非晶狀態(tài)，在工序中結(jié)構(gòu)狀態(tài)很容易受到溫度等的影響而變，且晶體管的電特性很有可能不穩(wěn)定。此外，氧化物半導(dǎo)體膜用作溝道的晶體管的電特性有可能因可見光或紫外光照射而改變。鑒于這種問題，本發(fā)明的一實(shí)施方式的目的在于提供包括晶體管的半導(dǎo)體裝置，其中氧化物半導(dǎo)體膜與接觸氧化物半導(dǎo)體膜的柵極絕緣膜之間的界面狀態(tài)為合宜，且提供制造該半導(dǎo)體裝置的方法。此外，本發(fā)明的一實(shí)施方式的目的在于通過給予氧化物半導(dǎo)體膜用作溝道的晶體管穩(wěn)定電特性來制造高可靠性半導(dǎo)體裝置。此外，本發(fā)明的一實(shí)施方式的目的在于提供半導(dǎo)體裝置的工序，借助于該工序可以使用比如母玻璃的大型襯底來量產(chǎn)高可靠性半導(dǎo)體裝置。在本發(fā)明的一實(shí)施方式中，為了使氧化物半導(dǎo)體膜與接觸氧化物半導(dǎo)體膜的絕緣膜(柵極絕緣膜)之間的界面狀態(tài)變?yōu)楹弦?，至少在氧化物半?dǎo)體膜的界面附近形成具有高結(jié)晶性的區(qū)域。據(jù)此，可制造具有穩(wěn)定電特性的高可靠性半導(dǎo)體裝置。此外，作為改善氧化物半導(dǎo)體膜的結(jié)晶性的一種方法，可以在氧化物半導(dǎo)體膜的一部分中提供具有第二晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜。第二晶體結(jié)構(gòu)為纖鋅礦晶體結(jié)構(gòu)。可具有第二晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜通過熱處理容易結(jié)晶，且與可具有第一晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜相比具有更高結(jié)晶性，第一晶體結(jié)構(gòu)選自非纖鋅礦結(jié)構(gòu)、YbFe2O4結(jié)構(gòu)、Yb2Fe3O7結(jié)構(gòu)以及所述結(jié)構(gòu)的變形結(jié)構(gòu)。形成可通過熱處理具有第一晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜及可通過熱處理具有第二晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜而加以層疊，并接著進(jìn)行熱處理；據(jù)此，通過使用具有第二晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜作為晶種而在可通過熱處理具有第一晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜中發(fā)生晶體生長，而形成具有第一晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜。在高于或等于150°C且低于或等于650°C，優(yōu)選高于或等于20(TC且低于或等于500 0C的溫度下進(jìn)行熱處理。可在加熱的同時(shí)通過濺射法形成該氧化物半導(dǎo)體膜，而不進(jìn)行用于結(jié)晶的熱處理。依照此方式，例如，至少包括第二氧化物半導(dǎo)體膜的層設(shè)置在其中層疊有氧化物半導(dǎo)體膜的氧化物半導(dǎo)體疊層中，并對(duì)氧化物半導(dǎo)體疊層進(jìn)行熱處理，由此可得到具有高結(jié)晶性的氧化物半導(dǎo)體膜。另外，第二氧化物半導(dǎo)體膜的厚度大于或等于一原子層的厚度且小于或等于IOnm,優(yōu)選大于或等于2nm且小于或等于5nm。在上述結(jié)構(gòu)中，氧化物半導(dǎo)體膜為非單晶，為并非全部在非晶狀態(tài)中，且至少包括具有c軸取向的晶體。 本發(fā)明的一實(shí)施方式為一種制造包括晶體管的半導(dǎo)體裝置的方法。在該方法中，在絕緣表面上形成第一氧化物半導(dǎo)體膜，并接著形成第二氧化物半導(dǎo)體膜；之后，進(jìn)行第一熱處理，以形成具有第一晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜和具有第二晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜。接下來，在具有第二晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜上形成第三氧化物半導(dǎo)體膜，并接著進(jìn)行第二熱處理，以形成具有第三晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜。將具有第一晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜、具有第二晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜以及具有第三晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜的疊層用作晶體管的溝道區(qū)。具有第一晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜及具有第三晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜的晶體結(jié)構(gòu)各為YbFe2O4結(jié)構(gòu)、Yb2Fe3O7結(jié)構(gòu)以及非纖鋅礦結(jié)構(gòu)中的任一種。具有第二晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜的晶體結(jié)構(gòu)為纖鋅礦結(jié)構(gòu)。第一熱處理及第二熱處理的溫度各高于或等于150°C且低于或等于650°C，優(yōu)選高于或等于200°C且低于或等于500°C。因此，可使用大型襯底的母玻璃作為襯底。具有第一晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜、具有第二晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜以及具有第三晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜各為非單晶，并非全部在非晶狀態(tài)中，并包括c軸取向的晶體區(qū)域。也就是說，各氧化物半導(dǎo)體膜具有非晶區(qū)域及c軸取向晶體區(qū)域。具有第二晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜，其具有纖鋅礦晶體結(jié)構(gòu)，很容易通過熱處理而結(jié)晶并與具有第一晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜和具有第三晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜相比具有更高結(jié)晶性。此外，具有第二晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜包括在a-b面中的平面中形成六角形的鍵。另外，包括六角形鍵的層在厚度方向(C軸方向)上層疊并鍵合，而得至IJ C軸取向。因此，當(dāng)通過使用具有第二晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜(其為纖鋅礦晶體結(jié)構(gòu))作為晶種的加熱而在第一氧化物半導(dǎo)體膜和第三氧化物半導(dǎo)體膜中造成晶體生長時(shí)，可形成具有第一晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜和具有第三晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜，使得其晶軸和具有第二晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜(其為纖鋅礦晶體結(jié)構(gòu))的晶軸大致上對(duì)準(zhǔn)。與具有第二晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜的情況同樣，具有第一晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜和具有第三晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜各包括在a-b面中的平面中形成六角形的鍵。另外，包括六角形鍵的層在厚度方向(c軸方向)上層疊并鍵合，而得到c軸取向。通過在上述氧化物半導(dǎo)體疊層上形成柵極絕緣膜并在柵極絕緣膜上形成柵電極，可制造晶體管。結(jié)果，氧化物半導(dǎo)體疊層在與柵極絕緣膜的界面具有高結(jié)晶性及均勻性，并因此具有穩(wěn)定的電特性；由此，可得到高可靠性晶體管。通過在柵電極上形成柵極絕緣膜并在柵極絕緣膜上形成上述氧化物半導(dǎo)體疊層，可制造晶體管。結(jié)果，氧化物半導(dǎo)體疊層在與柵極絕緣膜的界面具有高結(jié)晶性及均勻性，并因此具有穩(wěn)定的電特性；由此，可得到高可靠性晶體管。各包括在a-b面中具有六角形鍵的c軸取向晶體區(qū)域的氧化物半導(dǎo)體膜的疊層用作晶體管的溝道區(qū)，由此可制造一種晶體管，其中在該晶體管被進(jìn)行光照射或偏壓溫度應(yīng)力(BT)測(cè)試前與后之間的閾值電壓的改變量很小，且具有穩(wěn)定的電特性。根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方式，可制造包括氧化物半導(dǎo)體膜與接觸氧化物半導(dǎo)體膜的柵極絕緣膜之間的界面狀態(tài)為合宜的晶體管的半導(dǎo)體裝置。此外，可制造具有穩(wěn)定電特性的半導(dǎo)體裝置。此外，可通過使用比如母玻璃的大型襯底來實(shí)現(xiàn)高可靠性半導(dǎo)體裝置的量產(chǎn)。


在附圖中:圖1A和IB分別為示出本發(fā)明的一實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的俯視圖和截面圖；圖2A至2C為示出制造本發(fā)明的一實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的方法的截面圖；圖3A和3B各示出根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方式的晶體結(jié)構(gòu)；圖4A至4C各示出根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方式的晶體結(jié)構(gòu)；圖5A和5B各為示出根據(jù)一實(shí)施方式的晶體結(jié)構(gòu)的HAADF-STEM圖像；圖6A和6B各為示出根據(jù)一實(shí)施方式的晶體結(jié)構(gòu)的HAADF-STEM圖像；圖7A和7B分別為示出本發(fā)明的一實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的俯視圖和截面圖；圖8A至SC為示出制造本發(fā)明的一實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的方法的截面圖；圖9A和9B分別為示出本發(fā)明的一實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的俯視圖和截面圖；圖1OA至IOE為示出制造本發(fā)明的一實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的方法的截面圖；圖1lA和IlB分別為示出本發(fā)明的一實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的俯視圖和截面圖；圖12A至12D為示出制造本發(fā)明的一實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的方法的截面圖；圖13A和13B分別為示出本發(fā)明的一實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的俯視圖和截面圖；圖14A至14D為示出制造本發(fā)明的一實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的方法的截面圖；圖15A和15B分別為不出本發(fā)明的一實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的俯視圖和截面圖16A至16D為示出制造本發(fā)明的一實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的方法的截面圖；圖17為示出本發(fā)明的一實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的截面圖；圖18A至18C為示出本發(fā)明的一實(shí)施方式的方框圖及電路圖；圖19A至19C各為示出本發(fā)明的一實(shí)施方式的截面圖；以及圖20A至20D各示出電子裝置的一實(shí)施方式。
具體實(shí)施例方式將參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施方式。注意，本發(fā)明不局限于以下說明，所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以很容易地理解一個(gè)事實(shí)就是其方式及詳細(xì)內(nèi)容在不脫離本發(fā)明的宗旨及其范圍的情況下可以被變換為各種各樣的形式。由此，本發(fā)明不應(yīng)該被解釋為局限于以下所示的實(shí)施方式的記載內(nèi)容。注意，在以下描述的本發(fā)明的結(jié)構(gòu)中，在不同附圖中以同一符號(hào)表示同一部分或具有類似功能的部分，且對(duì)該部分的說明不重復(fù)進(jìn)行。注意，在本說明書中描述的每個(gè)附圖中，每個(gè)構(gòu)件的尺寸、膜厚度或區(qū)域是有時(shí)為了容易理解而夸張的。因此，本發(fā)明的實(shí)施方式不局限于這種比例。注意，在本說明書中，“第一”、“第二”以及“第三”這些序數(shù)詞是為了避免構(gòu)件之間的混淆而使用的，而不是為了在數(shù)目上限定構(gòu)件而使用的。因此，例如，可以適當(dāng)?shù)厥褂谩暗诙被颉暗谌贝妗暗谝弧?。?shí)施方式I在本實(shí)施方式中，將參照?qǐng)D1A和IB和圖2A至2C描述絕緣表面上的氧化物半導(dǎo)體膜用作溝道的晶體管及其制造方法。圖1B為示出作為半導(dǎo)體裝置結(jié)構(gòu)的一實(shí)施方式的晶體管結(jié)構(gòu)的截面圖， 并相當(dāng)于沿圖1A (其為俯視圖)中的點(diǎn)虛線A-B的截面圖。注意，在圖1A中，并未示出襯底101、氧化物絕緣膜102、柵極絕緣膜107以及絕緣膜109。圖2A至2C為示出圖1B所示的晶體管的制造工序的截面圖。圖1B所示的晶體管包括形成在襯底101上的氧化物絕緣膜102 ;形成在氧化物絕緣膜102上的氧化物半導(dǎo)體疊層105 ;形成在氧化物半導(dǎo)體疊層105上并用作源電極和漏電極的一對(duì)電極106 ;形成在氧化物絕緣膜102、氧化物半導(dǎo)體疊層105以及一對(duì)電極106上的柵極絕緣膜107 ;以及隔著柵極絕緣膜107與氧化物半導(dǎo)體疊層105重疊的柵電極108。此外，可以設(shè)置覆蓋柵極絕緣膜107和柵電極108的絕緣膜109。氧化物半導(dǎo)體疊層105的特征在于層疊有具有第一晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜105a，其接觸氧化物絕緣膜102，及具有第二晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜105b，其接觸具有第一晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜105a。此外，氧化物半導(dǎo)體疊層105的特征在于使用具有第二晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜105b作為種晶而在具有第一晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜105a中發(fā)生晶體生長。具有第二晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜105b包括三方晶及/或六方晶。換言之，具有第二晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜和具有第一晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜兩者都包括三方晶及/或六方晶；因此，可從c軸方向觀察到六角形晶格圖像。注意，具有第一晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜105a和具有第二晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜105b各為非單晶，并非全部在非晶狀態(tài)中，且包括c軸取向晶體區(qū)域。接下來，將參照?qǐng)D2A至2C描述制造圖1B中的晶體管的方法。
如圖2A所示，在于襯底101上形成氧化物絕緣膜102之后，在氧化物絕緣膜102上形成第一氧化物半導(dǎo)體膜103a，并在第一氧化物半導(dǎo)體膜103a上形成第二氧化物半導(dǎo)體膜103b。襯底101需要至少具有夠高而足以承受后續(xù)的熱處理的耐熱性。在使用玻璃襯底作為襯底101的情況下，優(yōu)選使用具有高于或等于730°C的應(yīng)變點(diǎn)的襯底。作為玻璃襯底的材料，例如，使用鋁硅酸玻璃、鋁硼硅酸鹽玻璃或鋇硼硅酸鹽玻璃等玻璃材料。注意，優(yōu)選使用含有BaO及B2O3的玻璃襯底，其中BaO的量大于B2O3的量。針對(duì)量產(chǎn)，優(yōu)選使用第八世代(2160mmX 2460mm)、第九世代(2400mmX 2800mm 或 2450mmX 3050mm)、第十世代(2950mmX3400mm)等母玻璃作為襯底101。當(dāng)處理溫度很高且處理時(shí)間很長時(shí)，母玻璃大幅收縮。因此，在使用母玻璃來進(jìn)行量產(chǎn)的情況下，在工序中，加熱溫度優(yōu)選低于或等于6000C，更優(yōu)選低于或等于450°C。除了玻璃襯底以外，還可使用以絕緣體所形成的襯底，如陶瓷襯底、石英襯底或藍(lán)寶石襯底?；蛘?，可使用結(jié)晶玻璃等。又或者，可使用通過在諸如硅晶片的半導(dǎo)體襯底的表面或以金屬材料制成的導(dǎo)電襯底的表面上形成絕緣膜所得的襯底。注意，在使用包括雜質(zhì)(如堿土金屬)的玻璃襯底為襯底101的情況下，可在襯底101和氧化物絕緣膜102之間形成諸如氮化硅或氮化鋁的氮化物絕緣膜以防止堿土金屬的進(jìn)入。可通過CVD法、濺射法等形成氮化物絕緣膜。由于諸如鋰、鈉或鉀的堿土金屬為后續(xù)將形成的氧化物半導(dǎo)體膜的雜質(zhì)，這種堿土金屬的含量優(yōu)選為小。使用氧化物絕緣膜(自其經(jīng)加熱釋放出一部分所含的氧)來形成氧化物絕緣膜102。自其經(jīng)加熱釋放出一部分所含的氧的氧化物絕緣膜優(yōu)選為其氧含量超過化學(xué)計(jì)量組成的氧化物絕緣膜。通 過使用自其經(jīng)加熱釋放出一部分所含的氧的氧化物絕緣膜，可經(jīng)加熱將氧擴(kuò)散到第一氧化物半導(dǎo)體膜103a及第二氧化物半導(dǎo)體膜103b中。氧化物絕緣膜102的典型例子包括氧化硅、氧氮化硅、氮氧化硅、氧化鋁、氧氮化鋁、氧化鎵、氧化鉿以及氧化釔。從其氧含量超過化學(xué)計(jì)量組成的氧化物絕緣膜，經(jīng)加熱釋放出一部分的氧。在熱脫附譜(TDS)分析中，此時(shí)所釋放且被換算為氧原子的氧量大于或等于1.0X 1018atoms/cm3 ;優(yōu)選大于或等于1.0X 102Clatoms/cm3 ;更優(yōu)選大于或等于3.0X 102°atoms/cm3。在此，將描述使用TDS分析來測(cè)量被換算為氧原子的氧釋放量的方法。TDS分析中的氣體釋放量與質(zhì)譜的積分值成正比。因此，可從氧化物絕緣膜的質(zhì)譜的積分值相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)樣品的參考值的比例來計(jì)算氣體釋放量。標(biāo)準(zhǔn)樣品的參考值是指樣品中所含的預(yù)定原子的密度相對(duì)于質(zhì)譜的積分值的比例。例如，可根據(jù)算式I通過利用包含預(yù)定密度的氫的硅晶片(其為標(biāo)準(zhǔn)樣品)的TDS分析結(jié)果及氧化物絕緣膜的TDS分析結(jié)果求出從氧化物絕緣膜釋放的氧分子量(N (02))。在此假設(shè):具有由TDS分析所得的質(zhì)量數(shù)32的所有質(zhì)譜都源自氧分子。在CH3OH不大可能存在的前提下，不考慮其質(zhì)量數(shù)為32的氣體的CH30H。此外，也不考慮包括其質(zhì)量數(shù)為17或18的氧原子的氧分子(其為氧原子的同位素)，因?yàn)樵谧匀皇澜缰羞@種分子的比例很小。
N (O2) =N (H2) /S (H2) X S (O2) X α (算式 I)N (H2)為通過將從標(biāo)準(zhǔn)樣品釋放的氫分子數(shù)量換算為密度所得的值。S (H2)為當(dāng)由TDS分析標(biāo)準(zhǔn)樣品時(shí)的質(zhì)譜的積分值。在此，將標(biāo)準(zhǔn)樣品的參考值設(shè)定為N(H2)/S (H2)0S (O2)為當(dāng)通過TDS分析氧化物絕緣膜時(shí)的質(zhì)譜的積分值。α為影響TDS分析中的質(zhì)譜強(qiáng)度的系數(shù)。算式I的細(xì)節(jié)可參照日本專利申請(qǐng)公開Η6-275697號(hào)公報(bào)。注意，以由ESCOLtd.制造的EMD-WA1000S/W的熱脫附譜設(shè)備使用包含I X 1016atoms/cm3的氫原子的硅晶片作為標(biāo)準(zhǔn)樣品來測(cè)量從氧化物絕緣膜所釋放出的氧量。此外，在TDS分析中，將一部分的氧作為氧原子檢測(cè)?？蓮难醴肿拥碾x子化速率計(jì)算氧分子與氧原子之間的比例。注意，由于上述α包括氧分子的離子化速率，所以可經(jīng)氧分子釋放量的評(píng)估來估計(jì)氧原子釋放量。注意，N (O2)為氧分子釋放量。關(guān)于氧化物絕緣膜，在換算為氧原子的氧釋放量為氧分子釋放量的兩倍。氧化物絕緣膜102的厚度大于或等于50nm，優(yōu)選大于或等于200nm且小于或等于500nm。通過使用厚的氧化物絕緣膜102,可增加從氧化物絕緣膜102釋放出的氧量,并且可減少在氧化物絕緣膜102與后續(xù)形成的氧化物半導(dǎo)體膜之間的界面的缺陷。

通過濺射法、CVD法等來形成氧化物絕緣膜102。優(yōu)選地，通過濺射法容易形成通過熱處理從其釋放所包含的氧的一部分的氧化物絕緣膜。在利用濺射法形成通過熱處理從其釋放所包含的氧的一部分的氧化物絕緣膜時(shí)，沉積氣體中的氧量優(yōu)選很大，且可使用氧、氧和稀有氣體的混合氣體等。典型地，沉積氣體中的氧濃度優(yōu)選高于或等于6%且低于或等于100%。使用可經(jīng)加熱包括三方晶及/或六方晶并具有第一晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜來形成第一氧化物半導(dǎo)體膜103a。作為第一氧化物半導(dǎo)體膜103a，可使用諸如In-Sn-Ga-Zn-O膜的四元金屬氧化物；諸如 In-Ga-Zn-O U旲、In-Sn-Zn-O U旲、In-Al-Zn-O U旲、Sn-Ga-Zn-O U旲、Al-Ga-Zn-O 旲或Sn-Al-Zn-O I旲的二兀金屬氧化物；諸如In-Zn-O I旲、Sn-Zn-O I旲、Al-Zn-O I旲或In-Ga-O月旲的二元金屬氧化物等。此外，SiO2可包含在上述氧化物半導(dǎo)體中。在本說明書中，例如，In-Ga-Zn-O膜是指含有銦(In)、鎵(Ga)以及鋅(Zn)的氧化物膜。使用可經(jīng)加熱包括三方晶及/或六方晶并具有非纖鋅礦結(jié)構(gòu)、YbFe2O4結(jié)構(gòu)、Yb2Fe3O7結(jié)構(gòu)以及前述結(jié)構(gòu)的變形結(jié)構(gòu)中的任一晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜來形成第一氧化物半導(dǎo)體膜103a。作為具有第一晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜的一個(gè)例子，為三元金屬氧化物的In-Ga-Zn-O膜包括三角及/或六角形非纖鋅礦晶體。另外，為三元金屬氧化物的In-Ga-Zn-O膜的例子包括具有YbFe2O4結(jié)構(gòu)的InGaZnO4及具有Yb2Fe3O7結(jié)構(gòu)的In2Ga2ZnO7,且 In-Ga-Zn-O膜可具有前述結(jié)構(gòu)的變形結(jié)構(gòu)(M.Nakamura, N.Kimizuka, and T.Mohri，“ThePhase Relations in the In2O3-Ga2ZnO4-ZnO System at 1350 °C (In2O3-Ga2ZnO4-ZnO 系在1350°C下的相位關(guān)系)”，J.Solid State Chem.，1991，Vol.93，pp.298-315)。注意，以下含有Yb的層以A層表示且含有Fe的層以B層表示。YbFe2O4結(jié)構(gòu)為ABB IABB IABB的重復(fù)結(jié)構(gòu)。作為YbFe2O4結(jié)構(gòu)的變形結(jié)構(gòu)之一個(gè)例子，可舉出ABBBlABBB的重復(fù)結(jié)構(gòu)。此外，Yb2Fe3O7結(jié)構(gòu)為ABB IAB IABB IAB的重復(fù)結(jié)構(gòu)。作為Yb2Fe3O7結(jié)構(gòu)的變形結(jié)構(gòu)之一個(gè)例子，可舉出 ABBB I ABB | ABBB | ABB | ABBB | ABB 的重復(fù)結(jié)構(gòu)。注意，也可以使用含有高于或等于IXlO1Vcm3且低于5X IO1Vcm3的濃度的氮的上述金屬氧化物作為第一氧化物半導(dǎo)體膜103a。
注意，可形成第一氧化物半導(dǎo)體膜103a的金屬氧化物的能隙為2eV或更大；優(yōu)選為2.5eV或更大；更優(yōu)選為3eV或更大。依照此方式，可通過使用具有寬能隙的氧化物半導(dǎo)體來減少晶體管的關(guān)態(tài)電流(off-state current)。使用可經(jīng)加熱具有第二晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜來形成第二氧化物半導(dǎo)體膜103b?？删哂械诙w結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜經(jīng)熱處理而容易結(jié)晶，并與可具有三角形及/或六角形第一晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜相比具有更高結(jié)晶性?？墒褂醚趸\、氧氮化物半導(dǎo)體等來形成第二氧化物半導(dǎo)體膜103b?？赏ㄟ^將氮以高于或等于5 X IO1Vcm3且低于7at.%的濃度添加到作為第一氧化物半導(dǎo)體膜103a舉出的任何金屬氧化物來得到氧氮化物半導(dǎo)體。使用第二氧化物半導(dǎo)體膜103b作為第一氧化物半導(dǎo)體膜103a的晶體生長的晶種。因此，第二氧化物半導(dǎo)體膜103b可具有能夠促進(jìn)晶體生長的厚度，典型為大于或等于一原子層的厚度且小于或等于10nm，優(yōu)選大于或等于2nm且小于或等于5nm。在第二氧化物半導(dǎo)體膜103b為薄時(shí)，可提高沉積處理及熱處理中的處理量。第一氧化物半導(dǎo)體膜103a及第二氧化物半導(dǎo)體膜103b各可通過濺射法、涂敷法、印刷法、脈沖激光蒸鍍法等形成。在通過濺射法形成第一氧化物半導(dǎo)體膜103a及第二氧化物半導(dǎo)體膜103b時(shí)，使用AC濺射設(shè)備、DC濺射設(shè)備以及RF濺射設(shè)備之一。在通過利用使用氮氧化物半導(dǎo)體的濺射法來形成第二氧化物半導(dǎo)體膜103b時(shí)，可通過改變引入到濺射設(shè)備的氣體的種類，也就是說，通過在形成第一氧化物半導(dǎo)體膜103a之后引入氮，來沉積氮氧化物半導(dǎo)體。換言之，可接續(xù)地形成第一氧化物半導(dǎo)體膜103a及第二氧化物半導(dǎo)體膜103b，此具有高生產(chǎn)力。接下來，進(jìn) 行第一熱處理。第一熱處理的溫度高于或等于150°C且低于或等于650°C，優(yōu)選高于或等于200°C且低于或等于500°C。另外，第一熱處理的加熱時(shí)間長于或等于I分鐘且短于或等于24小時(shí)。在逐漸增高第一熱處理的溫度后，可將溫度設(shè)為恒定。在從高于或等于500°C的溫度升高的速率高于或等于0.5°C /h且低于或等于3°C /h時(shí)，逐漸進(jìn)行第二氧化物半導(dǎo)體膜103b的晶體生長；因此，可進(jìn)一步增高結(jié)晶性。優(yōu)選在稀有氣體(典型為氬)氣氛、氧氣氛、氮?dú)夥?、干空氣氣氛、稀有氣體(典型為氬)和氧的混合氣氛或稀有氣體和氮的混合氣氛中進(jìn)行第一熱處理。具體來說，優(yōu)選使用高純度氣體氣氛，其中諸如氫的雜質(zhì)的濃度減少至大約百萬分之幾(ppm)或十億分之幾(ppb)0用于第一熱處理的熱處理設(shè)備不限于特定設(shè)備，且該設(shè)備可具備用于經(jīng)來自加熱元件(如電阻式加熱元件)的熱輻射或熱傳導(dǎo)加熱待處理物體的裝置。例如，可使用電爐，或諸如氣體快速熱退火(GRTA)設(shè)備或燈快速熱退火(LRTA)設(shè)備的快速熱退火(RTA)設(shè)備。LRTA設(shè)備為以從諸如鹵素?zé)簟⒔饘冫u化物、氙弧燈、碳弧燈、高壓鈉燈或高壓汞燈的燈所發(fā)射的光的輻射(電磁波)加熱待處理物體的設(shè)備。GRTA設(shè)備為用于利用高溫氣體的熱處理的設(shè)備。通過進(jìn)行第一熱處理，使晶體生長從第二氧化物半導(dǎo)體膜103b的表面朝第一氧化物半導(dǎo)體膜103a開始。由于第二氧化物半導(dǎo)體膜103b容易結(jié)晶，所以整個(gè)第二氧化物半導(dǎo)體膜103b結(jié)晶而成為具有第二晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜104b。此外，由于晶體生長從第二氧化物半導(dǎo)體膜103b的表面朝第一氧化物半導(dǎo)體膜103a進(jìn)行，形成c軸取向的晶體區(qū)域。也就是說，具有第二晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜104b包括在a-b面中的上平面中形成六角形的鍵。另外，包括六角形鍵的層在厚度方向(c軸方向)上層疊并鍵合，而得到c軸取向。在繼續(xù)進(jìn)行第一熱處理時(shí)，以具有第二晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜104b作為晶種，第一氧化物半導(dǎo)體膜103a的晶體生長從與具有第二晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜104b的界面朝氧化物絕緣膜102繼續(xù)進(jìn)行。具有第二晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜104b的晶體在c軸方向上取向，由此通過使用具有第二晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜104b作為晶種，第一氧化物半導(dǎo)體膜103a中的晶體可生長而變成與具有第二晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜104b的晶軸大致上對(duì)準(zhǔn)。也就是說，第一氧化物半導(dǎo)體膜103a中的晶體可在對(duì)準(zhǔn)c軸的同時(shí)生長。也就是說，具有第一晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜104a包括在a-b面中的上平面中形成六角形的鍵。另外，包括六角形鍵的層在厚度方向(c軸方向)上層疊并鍵合，而得到c軸取向。經(jīng)上述步驟，可形成具有c軸取向的第一晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜104a (參照?qǐng)D2B)。在經(jīng)第一熱處理晶體生長從第二氧化物半導(dǎo)體膜103b的表面垂直進(jìn)行的情況下，具有第一晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜104a及具有第二晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜104b的c軸與該表面大致上垂直。另外，經(jīng)第一熱處理，釋放出包含在第一氧化物半導(dǎo)體膜103a及第二氧化物半導(dǎo)體膜103b中的氫(也就是說，發(fā)生脫氫或脫水)且包含在氧化物絕緣膜102中的氧的一部分?jǐn)U散到第一氧化物半導(dǎo)體膜103a、第二氧化物半導(dǎo)體膜103b以及氧化物絕緣膜102的一區(qū)域(其與第一氧化物半導(dǎo)體膜103a的界面附近)。通過此步驟，可減少包含在第一氧化物半導(dǎo)體膜103a及第二氧化物半導(dǎo)體膜103b中的氧缺陷；此外，通過將氧擴(kuò)散到第一氧化物半導(dǎo)體膜103a附近的氧化物絕緣膜102的區(qū)域，可以減少在氧化物絕緣膜102與第一氧化物半導(dǎo)體膜103a之間的界面的缺陷。結(jié)果，可形成其中氫濃度及氧缺陷已減少的具有第一晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜104a及具有第二晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜104b。通過在以濺射法形成 第一氧化物半導(dǎo)體膜103a和第二氧化物半導(dǎo)體膜103b時(shí)將濺射設(shè)備的處理室的泄漏率設(shè)定成I X IO-10Pa □ m3/s或更低，可在利用濺射法的成膜期間中抑制如堿金屬或氫的雜質(zhì)進(jìn)入到第一氧化物半導(dǎo)體膜103a及第二氧化物半導(dǎo)體膜103b中。此外，使用捕集真空泵(例如，低溫泵)作為抽空系統(tǒng)，可減少來自抽空系統(tǒng)的如堿金屬或氫的雜質(zhì)的逆流。此外，可在加熱了引入到濺射設(shè)備的處理室內(nèi)的氣體(諸如氮?dú)?、氧氣或氬?的狀態(tài)下形成第一氧化物半導(dǎo)體膜103a及第二氧化物半導(dǎo)體膜103b。因此，可減少第一氧化物半導(dǎo)體膜103a及第二氧化物半導(dǎo)體膜103b中的氫含量。此外，在通過濺射法形成第一氧化物半導(dǎo)體膜103a及第二氧化物半導(dǎo)體膜103b之前，進(jìn)行預(yù)熱處理以去除濺射設(shè)備或靶材表面或內(nèi)部所含的濕氣或氫。因此，可減少第一氧化物半導(dǎo)體膜103a及第二氧化物半導(dǎo)體膜103b中的氫含量。經(jīng)上述步驟，可形成具有第一晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜104a及具有第二晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜104b。若氫包含在氧化物半導(dǎo)體中，其部分用作施體而產(chǎn)生電子作為載流子。另外，氧化物半導(dǎo)體中的氧缺陷也用作施體而產(chǎn)生電子作為載流子。因此，當(dāng)在具有第一晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜104a及具有第二晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜104b中減少氫濃度及氧缺陷時(shí)，可減少氧化物半導(dǎo)體中的載流子濃度，并可抑制后續(xù)將制造的晶體管的閾值電壓的負(fù)偏移。〈六方晶結(jié)構(gòu)〉在此，以下描述六方晶結(jié)構(gòu)。首先，將參照?qǐng)D3A及3B描述c軸取向的第二晶體結(jié)構(gòu)。針對(duì)c軸取向的第二晶體結(jié)構(gòu)，圖3A示出從c軸方向看到的a-b面中的結(jié)構(gòu)，且圖3B示出其中c軸方向?yàn)榇怪狈较虻慕Y(jié)構(gòu)。具有第二晶體結(jié)構(gòu)的晶體的例子包括氧化鋅、氮化銦以及氮化鎵。此外，含氮的氧化物半導(dǎo)體，也就是說，氧氮化物半導(dǎo)體，在某些情況下可以為具有c軸取向的第二晶體結(jié)構(gòu)的膜。具體來說，含有其濃度高于或等于5 X IO1Vcm3,優(yōu)選高于或等于I X IO2Vcm3且低于20at.%的氮的In-Ga-Zn-O膜成為具有c軸取向的第二晶體結(jié)構(gòu)的膜，且具有在In-O晶面(含有銦及氧的晶面)與另一個(gè)In-O晶面(含有銦及氧的晶面)之間含有Ga及Zn的一層。接下來，將描述c軸取向的六方晶的第一晶體結(jié)構(gòu)。例如，含有其濃度高于或等于IX IO1Vcm3且低于5X 1019/cm3的氮的In-Ga-Zn-O膜成為具有c軸取向的六方晶的第一晶體結(jié)構(gòu)的膜。具有c軸取向的六方晶的第一晶體結(jié)構(gòu)的In-Ga-Zn-O膜在a_b面中具有In-O晶面(含有銦及氧的晶面)及在In-O晶面之間含有Ga及Zn的兩層。注意，針對(duì)含有Ga及Zn的兩層，對(duì)Ga及Zn的位置并無限制，只要Ga及Zn中的至少一個(gè)包含在每一層中。第二晶體結(jié)構(gòu)及第一晶體結(jié)構(gòu)兩者都為六方晶結(jié)構(gòu)，其中原子在a-b面中配置為六角形形狀。此外，六方晶的第一晶體結(jié)構(gòu)接觸第二晶體結(jié)構(gòu)，且六方晶的第一晶體結(jié)構(gòu)與第二晶體結(jié)構(gòu)對(duì)準(zhǔn)。圖4A至4C示出c軸取向的六方晶的第二晶體結(jié)構(gòu)在具有同一晶格常數(shù)的c軸取向的第一晶體結(jié)構(gòu)上對(duì)準(zhǔn)的方式。圖4A示出c軸取向的六方晶的第二晶體結(jié)構(gòu)2000，且圖4B示出c軸取向的第一晶體結(jié)構(gòu)2001。另外，圖4C為示出六方晶的第二晶體結(jié)構(gòu)2000接觸第一晶體結(jié)構(gòu)2001且六方晶的第一晶體結(jié)構(gòu)2001與第二晶體結(jié)構(gòu)2000對(duì)準(zhǔn)的方式的示意圖。依照此方式，六方晶的第一晶體結(jié)構(gòu)2001接觸第二晶體結(jié)構(gòu)2000且六方晶的第一晶體結(jié)構(gòu)2001與第二晶體結(jié)構(gòu)2000對(duì)準(zhǔn)。也就是說，形成包括c軸取向的第二晶體結(jié)構(gòu)2000 (其具有高結(jié)晶性且容易加以結(jié)晶)的層作為種晶層，并形成接觸種晶層的氧化物半導(dǎo)體膜，由此包括在種晶層中的第二晶體結(jié)構(gòu)2000促進(jìn)氧化物半導(dǎo)體膜的結(jié)晶?！捶N晶層〉接下來，將描述種晶層。種晶層包括c軸取向的第二晶體結(jié)構(gòu)。尤其，使用與氧化物半導(dǎo)體膜相比具有更高結(jié)晶性且更容易加以結(jié)晶的材料來形成種晶層。以下描述可應(yīng)用于種晶層的c軸取向的第二晶體結(jié)構(gòu)。作為具有c軸取向的第二晶體結(jié)構(gòu)并可用于種晶層的化合物的例子，可舉出氧化鋅、氮化銦以及氮化鎵。含有其濃度高于或等于5 X IO1Vcm3 (優(yōu)選高于或等于lX102°/cm3且低于7at.%)的氮的氧化物半導(dǎo)體可在某些情況下為包括c軸取向的第二晶體結(jié)構(gòu)的膜。在使用含氮的氧化物半導(dǎo)體 作為種晶層的情況下，故意使氧化物半導(dǎo)體包含氮以使其氮濃度成為高于或等于5 X IO1Vcm3，優(yōu)選高于或等于1父102°/(^3且低于7&丨.％。故意含有此范圍中的氮的氧化物半導(dǎo)體膜具有比故意不含有氮的氧化物半導(dǎo)體膜更小的能隙，并因此容易流入載流子。注意，可在c軸取向的第二晶體結(jié)構(gòu)的觀察圖像中觀察到亮點(diǎn)交替出現(xiàn)的衍射圖像，該觀察圖像使用高角度環(huán)形暗場(chǎng)(HAADF) -STEM而得。圖5A示出通過基于c軸取向的第二晶體結(jié)構(gòu)的計(jì)算而得的HAADF-STEM觀察圖像。圖5B示出使用僅含有氮的沉積氣體所形成的In-Ga-Zn-O膜的HAADF-STEM觀察圖像。從圖5A及5B中的各個(gè)HAADF-STEM觀察圖像，可證實(shí)c軸取向的第二晶體結(jié)構(gòu)具有兩周期層結(jié)構(gòu)。注意，利用濺射法在石英玻璃襯底上形成300nm厚的含有氮的In-Ga-Zn-O膜。在下列條件下進(jìn)行沉積:使用含有1:1:1 [原子比]的In、Ga以及Zn的靶材；襯底與靶材之間的距離為60mm ;使用DC電源；功率為0.5kff ;且壓力為0.4Pa。沉積期間的襯底溫度為400°C，且以40sCCm的流速僅將氮作為濺射氣體引入到沉積室中。〈氧化物半導(dǎo)體膜〉接下來，將描述氧化物半導(dǎo)體膜。氧化物半導(dǎo)體膜為非單晶，并非全部在非晶狀態(tài)中。氧化物半導(dǎo)體膜包括至少c軸取向六方晶的第一晶體結(jié)構(gòu)和從種晶層各向異性生長的晶體。由于氧化物半導(dǎo)體膜并非全部在非晶狀態(tài)中，抑制非晶部分(其特性不穩(wěn)定)的形成。將描述可應(yīng)用到氧化物半導(dǎo)體膜的具有各向異性的c軸取向第一晶體結(jié)構(gòu)。
`
作為六方晶的第一晶體結(jié)構(gòu)的例子，可舉出YbFe2O4結(jié)構(gòu)、Yb2Fe3O7結(jié)構(gòu)以及前述結(jié)構(gòu)的變形結(jié)構(gòu)。例如，為三元金屬氧化物的In-Ga-Zn-O具有六方晶的第一晶體結(jié)構(gòu)并可用于氧化物半導(dǎo)體膜。注意，可用作氧化物半導(dǎo)體膜的In-Ga-Zn-O膜可含有其濃度高于或等于IXlO1Vcm3且低于或等于5 X IO1Vcm3的氮。為三元金屬氧化物的In-Ga-Zn-O的例子包括具有YbFe2O4結(jié)構(gòu)的InGaZnO4及具有Yb2Fe3O7結(jié)構(gòu)的In2Ga2ZnO7，且In-Ga-Zn-O可具有前述結(jié)構(gòu)的變形結(jié)構(gòu)中的任一結(jié)構(gòu)，其公開在下列文獻(xiàn)中:M.Nakamura, N.Kimizuka, and T.Mohri，“The Phase Relations in theIn2O3-Ga2ZnO4-ZnO System at 1350 °C (In2O3-Ga2ZnO4-ZnO 系在 1350°C 下的相位關(guān)系)”，J.Solid State Chem.，1991，Vol.93，pp.298-315。此外，作為氧化物半導(dǎo)體膜，可使用諸如In-Sn-Ga-Zn-O膜的四元金屬氧化物；諸如 In-Ga-Zn-O U旲、In-Sn-Zn-O U旲、In-Al-Zn-O U旲、Sn-Ga-Zn-O U旲、Al-Ga-Zn-O U旲或Sn-Al-Zn-O I旲的二兀金屬氧化物；諸如In-Zn-O I旲、Sn-Zn-O I旲、Al-Zn-O I旲或In-Ga-O月旲的二元金屬氧化物等。此外，硅可包含在上述氧化物半導(dǎo)體膜中。在本說明書中，例如，In-Ga-Zn-O膜是指含有銦(In)、鎵(Ga)以及鋅(Zn)的氧化物膜。在該氧化物半導(dǎo)體膜中的晶體從種晶層各向異性生長。據(jù)此，具有異質(zhì)結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體膜的高度結(jié)晶區(qū)域可接觸絕緣表面，并可減少因懸掛鍵導(dǎo)致的界面態(tài)，所以可提供具有異質(zhì)結(jié)構(gòu)及良好的界面狀態(tài)的半導(dǎo)體膜。注意，在c軸取向的六方晶的第一晶體結(jié)構(gòu)的觀察圖像中可觀察到每三個(gè)點(diǎn)出現(xiàn)一個(gè)亮點(diǎn)的衍射圖案，其用高角度環(huán)形暗場(chǎng)(HAADF) -STEM而得。
圖6A示出通過基于c軸取向的六方晶的第一晶體結(jié)構(gòu)的計(jì)算而得的HAADF-STEM觀察圖像。圖6B 示出 In-Ga-Zn-O 膜的 HAADF-STEM 觀察圖像。從圖6A及6B中的各個(gè)HAADF-STEM觀察圖像，可證實(shí)每三個(gè)點(diǎn)出現(xiàn)一個(gè)亮點(diǎn)且c軸取向的六方晶的第一晶體結(jié)構(gòu)具有九周期層結(jié)構(gòu)。注意，通過濺射法在石英玻璃襯底上形成300nm厚的In-Ga-Zn-O膜。在下列條件下進(jìn)行沉積:使用含有1:1:1 [原子比]的In、Ga以及Zn的靶材；襯底與靶材之間的距離為60mm ;使用DC電源；功率為0.5kff ;且壓力為0.4Pa。沉積期間的襯底溫度為400°C，且以40sCCm的流速僅將氧作為濺射氣體引入到沉積室中。接下來，在具有第二晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜104b上形成掩模，并接著使用掩模選擇性蝕刻具有第一晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜104a及具有第二晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜104b，以形成具有第一晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜105a及具有第二晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜105b。注意，具有第一晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜105a及具有第二晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜105b統(tǒng)稱為氧化物半導(dǎo)體疊層105。之后，去除掩模?？蛇m當(dāng)?shù)亟?jīng)光刻工藝或通過噴墨法、印刷法等形成用于蝕刻具有第一晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜104a及具有第二晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜104b的掩模。另外，可適當(dāng)?shù)赝ㄟ^濕法蝕刻或干法蝕刻蝕刻具有第一晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜104a及具有第二晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜104b。接下來，形成接觸氧化物半導(dǎo)體疊層105的一對(duì)電極106。接著，在氧化物絕緣膜102、氧化物半導(dǎo)體疊層105以及一對(duì)電極10 6上形成柵極絕緣膜107。之后，在柵極絕緣膜107上形成柵電極108?？稍跂艠O絕緣膜107及柵電極108上形成絕緣膜109 (參照?qǐng)D2C)。一對(duì)電極106用作源電極及漏電極?？墒褂眠x自鋁、鉻、銅、鉭、鈦、鑰以及鎢的金屬元素；含有任何這些金屬元素作為成分的合金；含有這些金屬元素的組合的合金等來形成一對(duì)電極106。此外，可使用選自錳、鎂、鋯以及鈹?shù)囊换蚋嘟饘僭?。另外，一?duì)電極106可具有單層結(jié)構(gòu)或具有兩或更多層的疊層結(jié)構(gòu)。例如，可舉出含硅的鋁膜的單層結(jié)構(gòu)、鈦膜層疊于鋁膜上的兩層結(jié)構(gòu)、鈦膜層疊于氮化鈦上的兩層結(jié)構(gòu)、鎢膜層疊于氮化鈦上的兩層結(jié)構(gòu)、鎢膜層疊于氮化鉭上的兩層結(jié)構(gòu)或鈦膜、鋁膜以及鈦膜以此順序?qū)盈B的三層結(jié)構(gòu)?；蛘?，可使用含有鋁及選自鈦、鉭、鎢、鑰、鉻、釹以及鈧的一或更多個(gè)元素的膜、合金膜或氮化物膜。在使用銅作為一對(duì)電極106的材料的情況下，可提供接觸氧化物半導(dǎo)體疊層105的銅-鎂-鋁合金層，并可層疊接觸該銅-鎂-鋁合金層的銅層。可使用諸如氧化銦錫、含氧化鎢的氧化銦、含氧化鎢的氧化銦鋅、含氧化鈦的氧化銦、含氧化鈦的氧化銦錫、氧化銦鋅或添加氧化硅的氧化銦錫的透光導(dǎo)電材料來形成一對(duì)電極106。還可采用使用上述透光導(dǎo)電材料及上述金屬元素所形成的疊層結(jié)構(gòu)?？赏ㄟ^印刷法或噴墨法來形成一對(duì)電極106?；蛘撸谕ㄟ^濺射法、CVD法、蒸鍍法等形成導(dǎo)電膜之后，在導(dǎo)電膜上形成掩模并蝕刻導(dǎo)電膜，并由此形成一對(duì)電極106。可通過印刷法、噴墨法或光刻法適當(dāng)?shù)匦纬稍趯?dǎo)電膜上所形成的掩模。注意，可以下列方式形成氧化物半導(dǎo)體疊層105及一對(duì)電極106。在具有第二晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜104b上形成導(dǎo)電膜之后，使用多級(jí)灰度光罩來形成凹凸形狀的掩模。使用該掩模來蝕刻具有第一晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜104a、具有第二晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜104b以及導(dǎo)電膜。接著，通過灰化分割該凹凸形狀的掩模。使用該分割的掩模來選擇性蝕刻導(dǎo)電膜。在此工序中，可減少光罩?jǐn)?shù)量及光刻工藝中的步驟數(shù)量?？墒褂醚趸枘ぁ⒀醯枘?、氮化硅膜、氮氧化硅膜、氧化鋁膜、氧氮化鋁膜以及氧化鎵膜中的任一種來形成具有單層結(jié)構(gòu)或疊層結(jié)構(gòu)的柵極絕緣膜107。優(yōu)選柵極絕緣膜107中接觸氧化物半導(dǎo)體疊層105的一部分含有氧。更優(yōu)選使用經(jīng)加熱從其釋放所含的氧的氧化物絕緣膜來形成柵極絕緣膜107，這與氧化物絕緣膜102類似。使用氧化硅膜可使氧擴(kuò)散至氧化物半導(dǎo)體疊層105 ;因此，可得到良好的特性。在使用高k材料膜(諸如硅酸鉿膜(HfSiOx)、添加有氮的硅酸鉿膜(HfSixOyNz)J^加有氮的鋁酸鉿膜(HfAlxOyNz )、氧化鉿膜或氧化釔膜)來形成柵極絕緣膜107時(shí)，可減少柵極泄漏電流。此外，可使用一種疊層結(jié)構(gòu)，其中層疊有高k材料膜和氧化硅膜、氧氮化硅膜、氮化硅膜、氮氧化硅膜、氧化鋁膜、氧氮化鋁膜以及氧化鎵膜中的一個(gè)或更多。柵極絕緣膜107的厚度優(yōu)選大于或等于Inm且小于或等于300nm，更優(yōu)選大于或等于5nm且小于或等于50nmo可通過濺射法、CVD法等形成柵極絕緣膜107。在形成柵極絕緣膜107之前，可以將氧化物半導(dǎo)體疊層105的表面暴露于諸如氧、臭氧或一氧化二氮的氧化氣體的等離子體以加以氧化，由此減少氧缺陷。可使用選自鋁、鉻、銅、鉭、鈦、鑰以及鎢的金屬元素；含有這些金屬元素中的任一種作為成分的合金；含有這些金屬元素的組合的合金等來形成柵電極108。此外，可使用選自錳、鎂、鋯以及鈹?shù)囊换蚋嘟饘僭?。另外，柵電極108可具有單層結(jié)構(gòu)或具有兩或更多層的疊層結(jié)構(gòu)。例如，可舉出含硅的鋁膜的單層結(jié)構(gòu)、其中鈦膜層疊于鋁膜上的兩層結(jié)構(gòu)、其中鈦膜層疊于氮化鈦膜上的兩層結(jié)構(gòu)、其中鎢膜層疊于氮化鈦膜上的兩層結(jié)構(gòu)、其中鎢膜層疊于氮化鉭膜上的兩層結(jié)構(gòu)或其中鈦膜、鋁膜以及鈦膜以此順序?qū)盈B的三層結(jié)構(gòu)。或者，可使用含有鋁及選 自鈦、鉭、鎢、鑰、鉻、釹以及鈧的一或更多個(gè)元素的膜、合金膜或氮化物膜?？墒褂弥T如氧化銦錫、含氧化鎢的氧化銦、含氧化鎢的氧化銦鋅、含氧化鈦的氧化銦、含氧化鈦的氧化銦錫、氧化銦鋅或添加有氧化硅的氧化銦錫的透光導(dǎo)電材料來形成柵電極108。亦可采用使用上述透光導(dǎo)電材料及上述金屬元素所形成的疊層結(jié)構(gòu)。作為接觸柵極絕緣膜的材料層，含氮的In-Ga-Zn-O膜、含氮的In-Sn-O膜、含氮的In-Ga-O膜、含氮的In-Zn-O膜、含氮的Sn-O膜、含氮的In-O膜或金屬氮化物的膜(諸如InN或ZnN)優(yōu)選設(shè)置在柵電極108與柵極絕緣膜之間。這些膜各具有5eV或更高的功函數(shù)，優(yōu)選5.5eV或更高；因此，晶體管的電特性的閾值電壓可為正。據(jù)此，可實(shí)現(xiàn)所謂的常關(guān)型開關(guān)元件。例如，在使用含氮的In-Ga-Zn-O膜的情況下，使用其氮濃度至少高于氧化物半導(dǎo)體疊層105的In-Ga-Zn-O膜；具體來說，使用其氮濃度為7at.%或更高的In-Ga-Zn-O膜。可通過印刷法或噴墨法形成柵電極108。或者，在通過濺射法、CVD法、蒸鍍法等形成導(dǎo)電膜之后，在導(dǎo)電膜上形成掩模并蝕刻導(dǎo)電膜，并由此形成柵電極108?？赏ㄟ^印刷法、噴墨法或光刻法適當(dāng)?shù)匦纬稍趯?dǎo)電膜上所形成的掩模?？梢葬槍?duì)柵極絕緣膜107所列舉的任何絕緣膜適當(dāng)?shù)匦纬山^緣膜109。當(dāng)通過濺射法形成氮化硅膜作為絕緣膜109時(shí)，可防止?jié)駳饧皦A金屬從外部進(jìn)入，并因此可減少氧化物半導(dǎo)體疊層105所包括的雜質(zhì)的數(shù)量。注意，在形成柵極絕緣膜107或絕緣膜109之后，可在含有很少氫及濕氣(以濕氣而言，例如，露點(diǎn)低于或等于_40°C，優(yōu)選低于或等于_60°C )的氣氛(諸如氮?dú)夥?、氧氣氛或干空氣氣?中進(jìn)行熱處理(溫度范圍:高于或等于150°C且低于或等于650°C，優(yōu)選高于或等于200°C且低于或等于500°C)。經(jīng)上述步驟，可制造一種晶體管，其溝道包括氧化物半導(dǎo)體疊層，該氧化物半導(dǎo)體疊層包括在a-b面中具有六角形鍵的晶體及c軸取向三方晶及/或六方晶結(jié)構(gòu)。在本實(shí)施方式中描述的氧化物半導(dǎo)體疊層在與柵極絕緣膜的界面附近具有高結(jié)晶性及均勻性并因此具有穩(wěn)定的電特性；據(jù)此，可得到高可靠性晶體管。包括在a-b面中具有六角形鍵的晶體及c軸取向三方晶及/或六方晶結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體疊層用于晶體管的溝道區(qū)，由此可制造出其中在晶體管被進(jìn)行光照射或偏壓-溫度應(yīng)力(BT)測(cè)試前或后之間的閾值電壓的改變量很小且具有穩(wěn)定的電特性的晶體管。實(shí)施方式2在本實(shí)施方式中，將參照?qǐng)D7A及7B及圖8A至8C描述與實(shí)施方式I不同的晶體管的結(jié)構(gòu)和其制造方法。本實(shí)施方式與實(shí)施方式I的不同之處在于在氧化物絕緣膜與氧化物半導(dǎo)體疊層之間設(shè)置一對(duì)電極。注意，圖7B相當(dāng)于沿著圖7A (俯視圖)中的點(diǎn)虛線C-D的截面圖。在圖7A中，并未示出襯底101、氧化物絕緣膜102、柵極絕緣膜117以及絕緣膜119。圖8A至8C為示出圖7B所示的晶體管的制造工序的截面圖。圖7B所示的晶體管包括形成在襯底101上的氧化物絕緣膜102 ;形成在氧化物絕緣膜102上并用作源電極和漏電極的一對(duì)電極116 ;覆蓋氧化物絕緣膜102及用作源電極和漏電極的一對(duì)電極116的氧化物半導(dǎo)體疊層115 ;形成在氧化物絕緣膜102、一對(duì)電極116以及氧化物半導(dǎo)體疊層115上的柵極絕緣膜117 ;及隔著柵極絕緣膜117與氧化物半導(dǎo)體疊層115重疊的柵電極118。此外，可設(shè)置覆蓋柵極絕緣膜117和柵電極118的絕緣膜119。此外，可設(shè)置在絕緣膜119的開口中接觸一對(duì)電極116的一對(duì)布線120。氧化物半導(dǎo)體疊層115的特征在于層疊有具有第一晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜115a，其接觸氧化物絕緣膜102和一對(duì)電極116，及具有第二晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜115b，其接觸具有第一晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜115a。此外，氧化物半導(dǎo)體疊層115的特征在于使用具有第二晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜115b作為種晶而在具有第一晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜115a中發(fā)生晶體生長。如同在實(shí)施方式I中一樣，具有第二晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜及具有第一晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜包括三方晶及/或六方晶；因此，可從c軸方向觀察到六角形晶格圖像。注意，具有第一晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜115a及具有第二晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜115b各為非單晶，并非全部在非晶狀態(tài)中，且包括c軸取向晶體。接下來，將參照?qǐng)D8A至8C描述制造圖7B中的晶體管的方法。

如圖8A所示，如同在實(shí)施方式I中一樣，在襯底101上形成氧化物絕緣膜102。接著，在氧化物絕緣膜102上形成一對(duì)電極116。然后，在一對(duì)電極116及氧化物絕緣膜102上形成第一氧化物半導(dǎo)體膜113a及第二氧化物半導(dǎo)體膜113b。
可通過使用與在實(shí)施方式I中描述的一對(duì)電極106的那些類似的材料及形成方法來適當(dāng)?shù)匦纬梢粚?duì)電極116。可通過使用與在實(shí)施方式I中描述的第一氧化物半導(dǎo)體膜103a及第二氧化物半導(dǎo)體膜103b的那些類似的材料及形成方法來適當(dāng)?shù)匦纬傻谝谎趸锇雽?dǎo)體膜113a及第二氧化物半導(dǎo)體膜113b。接下來，以與實(shí)施方式I中的那些類似的方式，進(jìn)行第一熱處理。通過進(jìn)行第一熱處理，使晶體生長從第二氧化物半導(dǎo)體膜113b的表面朝第一氧化物半導(dǎo)體膜113a開始，使得第二氧化物半導(dǎo)體膜113b成為具有第二晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜114b。具有第二晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜114b包括c軸取向晶體。在繼續(xù)進(jìn)行第一熱處理時(shí)，以具有第二晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜114b作為晶種，第一氧化物半導(dǎo)體膜113a的晶體生長從與具有第二晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜114b的界面朝氧化物絕緣膜102繼續(xù)進(jìn)行，以形成具有第一晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜114a。具有第一晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜114a包括c軸取向晶體(參照?qǐng)DSB)。經(jīng)上述步驟，可形成具有第一晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜114a及具有第二晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜114b。接下來，在具有第二晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜114b上形成掩模，并接著使用該掩模選擇性蝕刻具有第一晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜114a及具有第二晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜114b，以形成具 有第一晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜115a及具有第二晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜115b。注意，第一晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜115a及具有第二晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜115b統(tǒng)稱為氧化物半導(dǎo)體疊層115。之后，去除掩模。接下來，在氧化物絕緣膜102、一對(duì)電極116以及氧化物半導(dǎo)體疊層115上形成柵極絕緣膜117。接著，在柵極絕緣膜117上形成柵電極118。之后，在柵極絕緣膜117及柵電極118上形成絕緣膜119。接著，在絕緣膜119上形成掩模后，部分蝕刻?hào)艠O絕緣膜117及絕緣膜119以形成開口。接著，可形成經(jīng)由該些開口連接到一對(duì)電極116的布線120 (參照?qǐng)D8C)?？赏ㄟ^使用與在實(shí)施方式I中描述的柵極絕緣膜107的那些類似的材料及形成方法來適當(dāng)?shù)匦纬蓶艠O絕緣膜117?？赏ㄟ^使用與在實(shí)施方式I中描述的柵電極108的那些類似的材料及形成方法來適當(dāng)?shù)匦纬蓶烹姌O118?？赏ㄟ^使用與在實(shí)施方式I中描述的絕緣膜109的那些類似的材料及形成方法來適當(dāng)?shù)匦纬山^緣膜119?？赏ㄟ^使用與一對(duì)電極116的那些類似的材料及形成方法來適當(dāng)?shù)匦纬刹季€120。經(jīng)上述步驟，可制造一種晶體管，其溝道區(qū)包括氧化物半導(dǎo)體疊層，該氧化物半導(dǎo)體疊層包括在a-b面中具有六角形鍵的晶體及c軸取向三方晶及/或六方晶結(jié)構(gòu)。在本實(shí)施方式中描述的氧化物半導(dǎo)體疊層在與柵極絕緣膜的界面附近具有高結(jié)晶性及均勻性并因此具有穩(wěn)定的電特性；據(jù)此，可得到高可靠性晶體管。包括在a-b面中具有六角形鍵的晶體及c軸取向三方晶及/或六方晶結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體疊層用于晶體管的溝道區(qū)，由此可制造出其中在晶體管被進(jìn)行光照射或偏壓-溫度應(yīng)力(BT)測(cè)試前或后之間的閾值電壓的改變量很小且具有穩(wěn)定的電特性的晶體管。注意，本實(shí)施方式可與其他實(shí)施方式中的任一個(gè)適當(dāng)?shù)亟M合。實(shí)施方式3在本實(shí)施方式中，將參照?qǐng)D9A及9B及圖1OA至IOE描述使用氧化物半導(dǎo)體膜作為溝道的晶體管和其制造方法。圖9B為示出半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)之一實(shí)施方式的晶體管的結(jié)構(gòu)的截面圖，且相當(dāng)于沿著圖9A (俯視圖)中的點(diǎn)虛線A-B的截面圖。注意，在圖9A中，并未示出襯底101、氧化物絕緣膜102、柵極絕緣膜107以及絕緣膜109。圖1OA至IOE為示出圖9B所示的晶體管的制造工序的截面圖。圖9B所示的晶體管包括形成在襯底101上的氧化物絕緣膜102 ;形成在氧化物絕緣膜102上的氧化物半導(dǎo)體疊層105、形成在氧化物半導(dǎo)體疊層105上并用作源電極和漏電極的一對(duì)電極106 ;形成在 氧化物絕緣膜102、氧化物半導(dǎo)體疊層105以及一對(duì)電極106上的柵極絕緣膜107 ;及隔著柵極絕緣膜107與氧化物半導(dǎo)體疊層105重疊的柵電極108。此夕卜，可設(shè)置覆蓋柵極絕緣膜107和柵電極108的絕緣膜109。氧化物半導(dǎo)體疊層105的特征在于層疊有具有第一晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜105a，其接觸氧化物絕緣膜102 ;具有第二晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜105b，其接觸具有第一晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜105a ;及具有第三晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜105c，其接觸具有第二晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜105b及柵極絕緣膜107。也就是說，具有第一晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜105a及具有第三晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜105c設(shè)置在具有第二晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜105b的下方及上方。此外，氧化物半導(dǎo)體疊層105的特征在于使用具有第二晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜105b作為種晶而在具有第一晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜105a及具有第三晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜105c中發(fā)生晶體生長。具有第一晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜105a及具有第三晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜105c的晶體結(jié)構(gòu)各為三方晶及/或六方晶結(jié)構(gòu)及YbFe2O4結(jié)構(gòu)、Yb2Fe3O7結(jié)構(gòu)和非纖鋅礦結(jié)構(gòu)中的任一種。注意，非纖鋅礦結(jié)構(gòu)為非三角及/或六角形纖鋅礦類型的晶體結(jié)構(gòu)。此外，具有第二晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜105b的晶體結(jié)構(gòu)為纖鋅礦結(jié)構(gòu)，其為三方晶及/或六方晶結(jié)構(gòu)之一。換言之，由于具有第一晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜、具有第二晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜以及具有第三晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜的全部都包括三方晶及/或六方晶，可從c軸方向觀察到六角形晶格圖像。注意，具有第一晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜105a、具有第二晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜105b以及具有第三晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜105c各為非單晶，并非全部在非晶狀態(tài)中，且包括c軸取向晶體區(qū)域。也就是說，每一個(gè)氧化物半導(dǎo)體膜具有非晶區(qū)域及c軸取向晶體區(qū)域。接下來，將參照?qǐng)D1OA至IOE描述制造圖9B中的晶體管的方法。如圖1OA所示，以與實(shí)施方式I中的那些類似的方式，在于襯底101上形成氧化物絕緣膜102之后，在氧化物絕緣膜102上形成第一氧化物半導(dǎo)體膜103a，并在第一氧化物半導(dǎo)體膜103a上形成第二氧化物半導(dǎo)體膜103b。使用氧化物絕緣膜(自其經(jīng)加熱釋放出一部分所含的氧)來形成氧化物絕緣膜102。自其經(jīng)加熱釋放出一部分所含的氧的氧化物絕緣膜優(yōu)選為其氧含量超過化學(xué)計(jì)量組成的氧化物絕緣膜。通過自其經(jīng)加熱釋放出一部分所含的氧的氧化物絕緣膜，可經(jīng)加熱將氧擴(kuò)散到第一氧化物半導(dǎo)體膜103a及第二氧化物半導(dǎo)體膜103b中。氧化物絕緣膜102的典型例子包括氧化硅、氧氮化硅、氮氧化硅、氧化鋁、氧氮化鋁、氧化鎵、氧化鉿以及氧化釔。氧化物絕緣膜102的厚度大于或等于50nm，優(yōu)選大于或等于200nm且小于或等于500nm。通過使用厚的氧化物絕緣膜102，可增加從氧化物絕緣膜102釋放出的氧的量，并且可減少在氧化物絕緣膜102與后續(xù)形成的氧化物半導(dǎo)體膜之間的界面的缺陷。通過濺射法、CVD法等來形成氧化物絕緣膜102。優(yōu)選地，通過濺射法容易形成通過熱處理從其釋放所包含的氧的一部分的氧化物絕緣膜。在通過濺射法形成通過熱處理從其釋放所包含的氧的一部分的氧化物絕緣膜時(shí)，沉積氣體中的氧量優(yōu)選很大，且可使用氧、氧及稀有氣體的混合氣體等。典型地，沉積氣體中的氧濃度優(yōu)選高于或等于6%且低于或等于100%。使用可經(jīng)加熱包括三方晶及/或六方晶并具有非纖鋅礦結(jié)構(gòu)、YbFe2O4結(jié)構(gòu)、Yb2Fe3O7結(jié)構(gòu)以及前述結(jié)構(gòu)的變形結(jié)構(gòu)中的任一晶體結(jié)構(gòu)的氧化物絕緣膜來形成第一氧化物半導(dǎo)體膜103a。作為具有第一晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜的一個(gè)例子，為三元金屬氧化物的In-Ga-Zn-O膜包括三角及/或六角形非纖鋅礦晶體。另外，為三元金屬氧化物的In-Ga-Zn-O膜的例子包括具有YbFe2O4結(jié)構(gòu)的InGaZnO4及具有Yb2Fe3O7結(jié)構(gòu)的In2Ga2ZnO7,且In-Ga-Zn-O膜可具有前述結(jié)構(gòu)的變形結(jié)構(gòu)中的任一結(jié)構(gòu)(M.Nakamura, N.Kimizuka, and T.Mohri, “The Phase Relations in the In2O3-Ga2ZnO4-ZnOSystem atl350 °C (In2O3-Ga2ZnO4-ZnO 系在 1350 °C 下的相位關(guān)系)，，，J.Solid StateChem.，1991，Vol.93，pp.298-315)。作為第一氧化物半導(dǎo)體膜103a,可使用諸如In-Sn-Ga-Zn-O膜的四元金屬氧化物；諸如 In-Ga-Zn-O U旲、In-Sn-Zn-O U旲、In-Al-Zn-O U旲、Sn-Ga-Zn-O U旲、Al-Ga-Zn-O 旲或Sn-Al-Zn-O I旲的二兀金屬氧化物；諸如In-Zn-O I旲、Sn-Zn-O I旲、Al-Zn-O I旲或In-Ga-O月旲的二元金屬氧化物；等等。此外，SiO2可包含在上述氧化物半導(dǎo)體中。在本說明書中，例如，In-Ga-Zn-O膜是指含有銦(In)、鎵(Ga)以及鋅(Zn)的氧化物膜。注意，可使用含有其濃度高于或等于IX IO1Vcm3且低于或等于5 X IO1Vcm3的氮的上述金屬氧化物作為第一氧化物半導(dǎo)體膜103a。注意，可形成第一氧化物半導(dǎo)體膜103a的金屬氧化物的能隙為2eV或更大；優(yōu)選為2.5eV或更大；更優(yōu)選為3eV或更大。依照此方式，可通過使用具有寬能隙的氧化物半導(dǎo)體來減少晶體管的關(guān)態(tài)電流。使用可經(jīng)加熱具有纖鋅礦晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜來形成第二氧化物半導(dǎo)體膜103b?？删哂欣w鋅礦晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜經(jīng)熱處理而容易結(jié)晶，并與可具有三角形及/或六角形晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜相比具有更高結(jié)晶性?？墒褂醚趸\、氧氮化物半導(dǎo)體等來形成第二氧化物半導(dǎo)體膜103b?？赏ㄟ^將氮以高于或等于5 X IO1Vcm3，優(yōu)選高于或等于IX 102°/cm3且低于7at.%的濃度添加到作為第一氧化物半導(dǎo)體膜103a舉出的任何金屬氧化物來得到氧氮化物半導(dǎo)體。使用第二氧化物半導(dǎo)體膜1 03b作為第一氧化物半導(dǎo)體膜103a及后續(xù)將形成的第三氧化物半導(dǎo)體膜103c的晶體生長的晶種。因此，第二氧化物半導(dǎo)體膜103b可具有能夠促進(jìn)晶體生長的厚度，典型為大于或等于一原子層的厚度且小于或等于10nm，優(yōu)選大于或等于2nm且小于或等于5nm。在第二氧化物半導(dǎo)體膜103b為薄時(shí)，可提高沉積處理及熱處
理中的處理量。第一氧化物半導(dǎo)體膜103a及第二氧化物半導(dǎo)體膜103b各可通過濺射法、涂敷法、印刷法、脈沖激光蒸鍍法等形成。在通過濺射法形成第一氧化物半導(dǎo)體膜103a及第二氧化物半導(dǎo)體膜103b時(shí)，使用AC濺射設(shè)備、DC濺射設(shè)備以及RF濺射設(shè)備之一。在通過利用使用氮氧化物半導(dǎo)體的濺射法來形成第二氧化物半導(dǎo)體膜103b時(shí)，可通過改變引入到濺射設(shè)備的氣體的種類，也就是說，通過在形成第一氧化物半導(dǎo)體膜103a之后引入氮，來沉積氮氧化物半導(dǎo)體。換言之，可接續(xù)地形成第一氧化物半導(dǎo)體膜103a及第二氧化物半導(dǎo)體膜103b，此具有高生產(chǎn)力。接下來，以與實(shí)施方式I中的那些類似的方式，進(jìn)行第一熱處理。通過進(jìn)行第一熱處理，使晶體生長從第二氧化物半導(dǎo)體膜103b的表面朝第一氧化物半導(dǎo)體膜103a開始。由于第二氧化物半導(dǎo)體膜103b容易結(jié)晶，所以整個(gè)第二氧化物半導(dǎo)體膜103b結(jié)晶而成為具有第二晶體結(jié)構(gòu)(其為纖鋅礦晶體結(jié)構(gòu))的氧化物半導(dǎo)體膜104b。此外，由于晶體生長從第二氧化物半導(dǎo)體膜103b的表面朝第一氧化物半導(dǎo)體膜103a進(jìn)行，形成c軸取向的晶體區(qū)域。也就是說，具有第二晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜104b包括在a-b面中的平面中形成六角形的鍵。另外，包括六角形鍵的層在厚度方向(c軸方向)上層疊并鍵合，而得到c軸取向。在繼續(xù)進(jìn)行第一熱處理時(shí)，以具有第二晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜104b作為晶種，第一氧化物半導(dǎo)體膜103a的晶體生長從與具有第二晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜104b的界面朝氧化物絕緣膜102繼續(xù)進(jìn)行。具有第二晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜104b的晶體在c軸方向上取向，由此通過使用具有第二晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜104b作為晶種，第一氧化物半導(dǎo)體膜103a中的晶體可`生長而變成與具有第二晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜104b的晶軸大致上對(duì)準(zhǔn)。也就是說，第一氧化物半導(dǎo)體膜103a中的晶體可在對(duì)準(zhǔn)c軸的同時(shí)生長。也就是說，具有第一晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜104a包括在a-b面中的平面中形成六角形的鍵。另外，包括六角形鍵的層在厚度方向(c軸方向)上層疊并鍵合，而得到c軸取向。經(jīng)上述步驟，可形成具有c軸取向的第一晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜104a (參照?qǐng)D10B)。在經(jīng)第一熱處理晶體生長從第二氧化物半導(dǎo)體膜103b的表面垂直進(jìn)行的情況下，具有第一晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜104a及具有第二晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜104b的c軸與該表面大致上垂直。另外，經(jīng)第一熱處理，釋放出包含在第一氧化物半導(dǎo)體膜103a及第二氧化物半導(dǎo)體膜103b中的氫(也就是說，發(fā)生脫氫或脫水)且包含在氧化物絕緣膜102中的氧的一部分?jǐn)U散到第一氧化物半導(dǎo)體膜103a、第二氧化物半導(dǎo)體膜103b以及氧化物絕緣膜102的一區(qū)域(其與第一氧化物半導(dǎo)體膜103a的界面附近)。通過此步驟，可減少包含在第一氧化物半導(dǎo)體膜103a及第二氧化物半導(dǎo)體膜103b中的氧缺陷；此外，通過將氧擴(kuò)散到第一氧化物半導(dǎo)體膜103a附近的氧化物絕緣膜102的區(qū)域，可以減少在氧化物絕緣膜102與第一氧化物半導(dǎo)體膜103a之間的界面的缺陷。結(jié)果，可形成其中氫濃度及氧缺陷已減少的具有第一晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜104a及具有第二晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜104b。
接下來，如圖1OC所示，在具有第二晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜104b上形成第三氧化物半導(dǎo)體膜103c。可通過使用與第一氧化物半導(dǎo)體膜103a的那些類似的材料及形成方法來形成第三氧化物半導(dǎo)體膜103c?？赏ㄟ^實(shí)施者根據(jù)將制造的裝置適當(dāng)?shù)貨Q定第三氧化物半導(dǎo)體膜103c的厚度。例如，第一氧化物半導(dǎo)體膜103a、第二氧化物半導(dǎo)體膜103b以及第三氧化物半導(dǎo)體膜103c的總厚度可大于或等于IOnm且小于或等于200nm。通過在以濺射法形成第一氧化物半導(dǎo)體膜103a、第二氧化物半導(dǎo)體膜103b以及第三氧化物半導(dǎo)體膜103c中的一個(gè)或多個(gè)時(shí)將濺射設(shè)備的處理室的泄漏率設(shè)定成IXlO-10Pa □ m3/s或更低，可在利用濺射法的成膜期間中抑制如堿金屬或氫的雜質(zhì)進(jìn)入到第一氧化物半導(dǎo)體膜103a、第二氧化物半導(dǎo)體膜103b以及第三氧化物半導(dǎo)體膜103c中。此外，使用捕集真空泵(例如，低溫泵)作為抽空系統(tǒng)，可減少來自抽空系統(tǒng)的如堿金屬或氫的雜質(zhì)的逆流。此外，可在加熱了引入到濺射設(shè)備的處理室內(nèi)的氣體(諸如氮?dú)?、氧氣或氬?的狀態(tài)下形成第一氧化物半導(dǎo)體膜103a、第二氧化物半導(dǎo)體膜103b以及第三氧化物半導(dǎo)體膜103c中的一個(gè)或多個(gè)。因此，可減少第一氧化物半導(dǎo)體膜103a及第二氧化物半導(dǎo)體膜103b以及第三氧化物半導(dǎo)體膜103c中的一個(gè)或多個(gè)中的氫含量。此外，在通過濺射法形成第一氧化物半導(dǎo)體膜103a、第二氧化物半導(dǎo)體膜103b以及第三氧化物半導(dǎo)體膜103c中的一個(gè)或多個(gè)之前，進(jìn)行預(yù)熱處理以去除濺射設(shè)備或靶材表面或內(nèi)部所含的濕氣或氫。因此，可減少第一氧化物半導(dǎo)體膜103a、第二氧化物半導(dǎo)體膜103b以及第三氧化物半導(dǎo)體膜103c中的一個(gè)或多個(gè)中的氫含量。接下來，進(jìn)行第二熱處理。第二熱處理的溫度高于或等于150°C且低于或等于650°C，優(yōu)選高于或等于200°C且低于或等于500°C。另外，第二熱處理的加熱時(shí)間長于或等于一分鐘且短于或等于24小時(shí)?？梢院偷谝粺崽?理的那個(gè)類似的氣氛中進(jìn)行第二熱處理。另外，可對(duì)第二熱處理適當(dāng)使用和第一熱處理的那 個(gè)類似的加熱設(shè)備。通過進(jìn)行第二熱處理，使晶體生長從具有第二晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜104b(其為纖鋅礦結(jié)構(gòu))朝第三氧化物半導(dǎo)體膜103c開始。具有第二晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜104b中的晶體為c軸取向；因此，通過使用具有第二晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜104b作為晶種，第三氧化物半導(dǎo)體膜103c中的晶體可生長而使得和具有第二晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜104b的晶軸大致上對(duì)準(zhǔn)，如同在第一氧化物半導(dǎo)體膜103a的情況下一樣。也就是說，第三氧化物半導(dǎo)體膜103c中的晶體可在對(duì)準(zhǔn)c軸的同時(shí)生長。也就是說，具有第三晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜104c包括在a-b面中的平面中形成六角形的鍵。另外，包括六角形鍵的層在厚度方向(c軸方向)上層疊并鍵合，而得到c軸取向。經(jīng)上述步驟，可形成具有c軸取向的第三晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜104c。此外，由于使用具有第二晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜104b發(fā)生晶體生長，增進(jìn)第三氧化物半導(dǎo)體膜103c的生長，所以具有第三晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜104c的表面具有高均勻性及高結(jié)晶性(參照?qǐng)D10D)。在經(jīng)第二熱處理晶體生長從具有第二晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜104b的表面垂直進(jìn)行的情況下，具有第三晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜104c的c軸與具有第二晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜104b的該表面大致上垂直。此外，經(jīng)第二熱處理，如在第一熱處理的情況下一樣，釋放第三氧化物半導(dǎo)體膜103c中所含的氫(也就是說，發(fā)生脫氫或脫水)。結(jié)果，可形成減少了氫濃度的具有第三晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜104c。經(jīng)上述步驟，可形成具有第一晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜104a、具有第二晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜104b以及具有第三晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜104c ;注意，第一至第三晶體結(jié)構(gòu)為三方晶及/或六方晶結(jié)構(gòu)?？蓽p少具有第一晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜104a、具有第二晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜104b以及具有第三晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜104c中的氫濃度及氧缺陷。若氫包含在氧化物半導(dǎo)體中，其部分用作施體而產(chǎn)生電子作為載流子。另外，氧化物半導(dǎo)體中的氧缺陷也用作施體而產(chǎn)生電子作為載流子。因此，通過在具有第一晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜104a、具有第二晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜104b以及具有第三晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜104c中減少氫濃度及氧缺陷，可減少氧化物半導(dǎo)體中的載流子濃度，而可抑制后續(xù)將制造的晶體管的閾值電壓的負(fù)偏移。因?yàn)檫@些理由，具有第一晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜104a、具有第二晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜104b以及具有第三晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜104c中的氫濃度及氧缺陷的數(shù)量的減少導(dǎo)致后續(xù)將制造的晶體管的閾值電壓的負(fù)偏移的抑制。接下來，以和實(shí)施方式I類似的方式，在具有第三晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜104c上形成掩模，并接著使用掩模來選擇性蝕刻具有第一晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜104a、具有第二晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜104b以及具有第三晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜104c，以形成具有第一晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜105a、具有第二晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜105b以及具有第三晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜105c。注意，第一晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜105a、具有第二晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜105b以及具有第三晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜105c統(tǒng)稱為氧化物半導(dǎo)體疊層105。之后，去除掩模。接下來，形成接觸氧化物半導(dǎo)體疊層105的一對(duì)電極106。接著，在氧化物絕緣膜102、氧化物半導(dǎo)體疊層 105以及一對(duì)電極106上形成柵極絕緣膜107。之后，在柵極絕緣膜107上形成柵電極108?？稍跂艠O絕緣膜107及柵電極108上形成絕緣膜109 (參照?qǐng)D10E)。 可通過使用與在實(shí)施方式I中描述的一對(duì)電極106的那些類似的材料及形成方法來適當(dāng)?shù)匦纬梢粚?duì)電極106。注意，可以下列方式形成氧化物半導(dǎo)體疊層105及一對(duì)電極106。在具有第三晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜104c上形成導(dǎo)電膜之后，使用多級(jí)灰度光罩來形成凹凸形狀的掩模。使用該掩模來蝕刻具有第一晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜104a、具有第二晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜104b、具有第三晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜104c以及導(dǎo)電膜。接著，通過灰化分割該凹凸形狀的掩模。使用該分割的掩模來選擇性蝕刻導(dǎo)電膜。在此工序中，可減少光罩?jǐn)?shù)量及光刻工藝中的步驟數(shù)量?？赏ㄟ^使用與在實(shí)施方式I中描述的柵極絕緣膜107的那些類似的材料及形成方法來適當(dāng)?shù)匦纬蓶艠O絕緣膜107。在形成柵極絕緣膜107之前，可以將氧化物半導(dǎo)體疊層105的表面暴露于諸如氧、臭氧或一氧化二氮的氧化氣體的等離子體以加以氧化，由此減少氧缺陷?？赏ㄟ^使用與在實(shí)施方式I中描述的柵電極108的那些類似的材料及形成方法來適當(dāng)?shù)匦纬蓶烹姌O108。
注意，在形成柵極絕緣膜107或絕緣膜109之后，可在含有很少氫及濕氣(以濕氣而言，例如，露點(diǎn)低于或等于_40°C，優(yōu)選低于或等于_60°C )的氣氛(諸如氮?dú)夥?、氧氣氛或干空氣氣?中進(jìn)行熱處理(溫度范圍:高于或等于150°C且低于或等于650°C，優(yōu)選高于或等于200°C且低于或等于500°C)。經(jīng)上述步驟，可制造一種晶體管，其溝道包括氧化物半導(dǎo)體疊層，該氧化物半導(dǎo)體疊層包括在a-b面中具有六角形鍵的晶體區(qū)域及c軸取向三方晶及/或六方晶結(jié)構(gòu)。在本實(shí)施方式中描述的氧化物半導(dǎo)體疊層在與柵極絕緣膜的界面附近具有高結(jié)晶性及均勻性并因此具有穩(wěn)定的電特性；據(jù)此，可得到高可靠性晶體管。包括在a-b面中具有六角形鍵的晶體區(qū)域及c軸取向三方晶及/或六方晶結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體疊層用于晶體管的溝道區(qū)，由此可制造出其中在晶體管被進(jìn)行光照射或偏壓-溫度應(yīng)力(BT)測(cè)試前或后之間的閾值電壓的改變量很小且具有穩(wěn)定的電特性的晶體管。注意，氧氮化物半導(dǎo)體具有比氧化物半導(dǎo)體更小的能隙，并因此在其中載流子容易流動(dòng)。因此，通過減少晶體管中的具有第三晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜105c的厚度，得到其中具有第二晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜105b用作溝道的埋入式溝道晶體管。結(jié)果，可制造出一種晶體管，其具有良好的電特性而無柵極絕緣膜107與具有第三晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜105c之間的界面狀態(tài)的影響。實(shí)施方式4在本實(shí)施方式中，將參照?qǐng)D1lA及IlB及圖12A至12D描述與實(shí)施方式3不同的晶體管的結(jié)構(gòu)和其制造方法。本實(shí)施方式與實(shí)施方式3的不同之處在于在氧化物絕緣膜與氧化物半導(dǎo)體疊層之間設(shè)置一對(duì)電極。注意，圖1lB相當(dāng)于沿著圖1lA (其為俯視圖)中的點(diǎn)虛線C-D的截面圖。在圖1lA中，并未示出襯底101、氧化物絕緣膜102、柵極絕緣膜117以及絕緣膜119。圖12A至12D為示出圖1lB所示的晶體管的制造工序的截面圖。圖1lB所示的晶體 管包括形成在襯底101上的氧化物絕緣膜102 ;形成在氧化物絕緣膜102上并用作源電極和漏電極的一對(duì)電極116 ;覆蓋氧化物絕緣膜102及用作源電極和漏電極的一對(duì)電極116的氧化物半導(dǎo)體疊層115 ;形成在氧化物絕緣膜102、一對(duì)電極116以及氧化物半導(dǎo)體疊層115上的柵極絕緣膜117 ;及隔著柵極絕緣膜117與氧化物半導(dǎo)體疊層115重疊的柵電極118。此外，可設(shè)置覆蓋柵極絕緣膜117和柵電極118的絕緣膜119。此外，可設(shè)置在絕緣膜119的開口中接觸一對(duì)電極116的一對(duì)布線120。氧化物半導(dǎo)體疊層115的特征在于層疊有具有第一晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜115a，其接觸氧化物絕緣膜102及一對(duì)電極116 ;具有第二晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜115b，其接觸具有第一晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜115a ;及具有第三晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜115c，其接觸具有第二晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜115b及柵極絕緣膜117。也就是說，具有第一晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜115a及具有第三晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜115c設(shè)置在具有第二晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜115b的下方及上方。此外，氧化物半導(dǎo)體疊層115的特征在于使用具有第二晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜115b作為種晶而在具有第一晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜115a及具有第三晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜115c中發(fā)生晶體生長。具有第一晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜115a及具有第三晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜115c的晶體結(jié)構(gòu)各為三方晶及/或六方晶結(jié)構(gòu)及非纖鋅礦結(jié)構(gòu)、YbFe2O4結(jié)構(gòu)、Yb2Fe3O7結(jié)構(gòu)和前述結(jié)構(gòu)的變形結(jié)構(gòu)中的任一種。注意，非纖鋅礦結(jié)構(gòu)為非三角及/或六角形纖鋅礦類型的晶體結(jié)構(gòu)。此外，具有第二晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜115b的晶體結(jié)構(gòu)為纖鋅礦結(jié)構(gòu)，其為
三方晶及/或六方晶結(jié)構(gòu)之一。如同在實(shí)施方式3中一樣，由于具有第一晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜115a、具有第二晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜115b以及具有第三晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜115c的全部都包括三方晶及/或六方晶，可從c軸方向觀察到六角形晶格圖像。注意，具有第一晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜115a、具有第二晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜115b以及具有第三晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜115c各為非單晶，并非全部在非晶狀態(tài)中，且包括c軸取向晶體區(qū)域。也就是說，每一個(gè)氧化物半導(dǎo)體膜具有非晶區(qū)域及c軸取向晶體區(qū)域。接下來，將參照?qǐng)D12A至12D描述制造圖1lB中的晶體管的方法。如圖12A所示，如同在實(shí)施方式I中一樣，在襯底101上形成氧化物絕緣膜102。接著，在氧化物絕緣膜102上 形成一對(duì)電極116。然后，在一對(duì)電極116及氧化物絕緣膜102上形成第一氧化物半導(dǎo)體膜113a及第二氧化物半導(dǎo)體膜113b?？赏ㄟ^使用與在實(shí)施方式I中描述的一對(duì)電極106的那些類似的材料及形成方法來適當(dāng)?shù)匦纬梢粚?duì)電極116?？赏ㄟ^使用與在實(shí)施方式I中描述的第一氧化物半導(dǎo)體膜103a及第二氧化物半導(dǎo)體膜103b的那些類似的材料及形成方法來適當(dāng)?shù)匦纬傻谝谎趸锇雽?dǎo)體膜113a及第二氧化物半導(dǎo)體膜113b。接下來，以與實(shí)施方式I中的那些類似的方式，進(jìn)行第一熱處理。通過進(jìn)行第一熱處理，使晶體生長從第二氧化物半導(dǎo)體膜113b的表面朝第一氧化物半導(dǎo)體膜113a開始，使得第二氧化物半導(dǎo)體膜113b成為具有第二晶體結(jié)構(gòu)(其為纖鋅礦晶體結(jié)構(gòu))的氧化物半導(dǎo)體膜114b。具有第二晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜114b包括c軸取向晶體。當(dāng)繼續(xù)第一熱處理時(shí)，以具有第二晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜114b作為晶種，第一氧化物半導(dǎo)體膜113a的晶體生長從與具有第二晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜114b的界面朝氧化物絕緣膜102繼續(xù)進(jìn)行，以形成具有第一晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜114a。具有第一晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜114a包括c軸取向晶體區(qū)域。接下來，在具有第二晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜114b上形成第三氧化物半導(dǎo)體膜113c (參照?qǐng)D12B)?？赏ㄟ^使用與實(shí)施方式3中的第三氧化物半導(dǎo)體膜103c的那些類似的材料及形成方法來適當(dāng)?shù)匦纬傻谌趸锇雽?dǎo)體膜113c。接下來，以與實(shí)施方式3中的那些類似的方式，進(jìn)行第二熱處理。通過進(jìn)行第二熱處理，使晶體生長從與具有第二晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜114b (其為纖鋅礦結(jié)構(gòu))的界面朝第三氧化物半導(dǎo)體膜113c開始，以使第三氧化物半導(dǎo)體膜113c變成具有第三晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜114c。具有第三晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜114c包括c軸取向晶體區(qū)域(參照?qǐng)D12C)。經(jīng)上述步驟，可形成具有第一晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜114a、具有第二晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜114b以及具有第三晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜114c ;注意，第一至第三晶體結(jié)構(gòu)為三方晶及/或六方晶結(jié)構(gòu)。
接下來，在具有第三晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜114c上形成掩模，并接著使用掩模來選擇性蝕刻具有第一晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜114a、具有第二晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜114b以及具有第三晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜114c，以形成具有第一晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜115a、具有第二晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜115b以及具有第三晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜115c。注意，第一晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜115a、具有第二晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜115b以及具有第三晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜115c統(tǒng)稱為氧化物半導(dǎo)體疊層115。之后，去除掩模。接下來，在氧化物絕緣膜102、一對(duì)電極116以及氧化物半導(dǎo)體疊層115上形成柵極絕緣膜117。接著，在柵極絕緣膜117上形成柵電極118。之后，在柵極絕緣膜117及柵電極118上形成絕緣膜119。接著，在絕緣膜119上形成掩模后，部分蝕刻?hào)艠O絕緣膜117及絕緣膜119以形成開口。接著，可形成經(jīng)由該些開口連接到一對(duì)電極116的布線120 (參照?qǐng)D12D)?？赏ㄟ^使用與在實(shí)施方式I中描述的柵極絕緣膜107的那些類似的材料及形成方法來適當(dāng)?shù)匦纬蓶艠O絕緣膜117?？赏ㄟ^使用與在實(shí)施方式I中描述的柵電極108的那些類似的材料及形成方法來適當(dāng)?shù)匦纬蓶烹姌O118。可通過使用與在實(shí)施方式I中描述的絕緣膜109的那些類似的材料及形成方法來適當(dāng)?shù)匦纬山^緣膜119。可通過使用與一對(duì)電極116的那些類似的材料及形成方法來適當(dāng)?shù)匦纬刹季€120。 經(jīng)上述步驟，可制造一種晶體管，其溝道區(qū)包括氧化物半導(dǎo)體疊層，該氧化物半導(dǎo)體疊層包括在a-b面中具有六角形鍵的晶體區(qū)域及c軸取向三方晶及/或六方晶結(jié)構(gòu)。在本實(shí)施方式中描述的氧化物半導(dǎo)體疊層在與柵極絕緣膜的界面附近具有高結(jié)晶性及均勻性并因此具有穩(wěn)定的電特性；據(jù)此，可得到高可靠性晶體管。包括在a-b面中具有六角形鍵的晶體區(qū)域及c軸取向三方晶及/或六方晶結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體疊層用于晶體管的溝道區(qū)，由此可制造出其中在晶體管被進(jìn)行光照射或偏壓-溫度應(yīng)力(BT)測(cè)試前或后之間的閾值電壓的改變量很小且具有穩(wěn)定的電特性的晶體管。注意，本實(shí)施方式可與其他實(shí)施方式中的任一個(gè)適當(dāng)?shù)亟M合。實(shí)施方式5在本實(shí)施方式中，將參照?qǐng)D13A及13B及圖14A至14D描述與實(shí)施方式I至4中的晶體管結(jié)構(gòu)不同的晶體管的結(jié)構(gòu)和其制造方法。本實(shí)施方式與實(shí)施方式I至4的不同之處在于在氧化物絕緣膜與柵極絕緣膜之間設(shè)置柵電極。也就是說，雖在實(shí)施方式I至4中描述頂柵極晶體管，將在本實(shí)施方式中描述底柵極晶體管。注意，圖13B相當(dāng)于沿著圖13A (其為俯視圖)中的點(diǎn)虛線E-F的截面圖。在圖13A中，并未示出襯底101、氧化物絕緣膜102、柵極絕緣膜127以及絕緣膜129。圖14A至14D為示出圖13B所示的晶體管的制造工序的截面圖。圖13B所示的晶體管包括形成在襯底101上的氧化物絕緣膜102 ;形成在氧化物絕緣膜102上的柵電極128 ;覆蓋氧化物絕緣膜102及柵電極128的柵極絕緣膜127 ;隔著柵極絕緣膜127與柵電極128重疊的氧化物半導(dǎo)體疊層125 ;及接觸氧化物半導(dǎo)體疊層125并用作源電極及漏電極的一對(duì)電極126。此外，可設(shè)置覆蓋柵極絕緣膜127、氧化物半導(dǎo)體疊層125以及一對(duì)電極126的絕緣膜129。氧化物半導(dǎo)體疊層125的特征在于層疊有具有第一晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜125b，其接觸柵極絕緣膜127，及具有第二晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜125c，其接觸具有第一晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜125b。此外，氧化物半導(dǎo)體疊層125的特征在于使用具有第一晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜125b作為種晶而在具有第二晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜125c中發(fā)生晶體生長。具有第一晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜125b具有纖鋅礦晶體結(jié)構(gòu)，其為三方晶及/或六方晶結(jié)構(gòu)之一。具有第二晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜125c包括三方晶及/或六方晶并具有YbFe2O4結(jié)構(gòu)、Yb2Fe3O7結(jié)構(gòu)和非纖鋅礦結(jié)構(gòu)中的任一晶體結(jié)構(gòu)。由于具有第一晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜及具有第二晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜兩者都包括三方晶及/或六方晶，可從c軸方向觀察到六角形晶格圖像。具有第一晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜125b及具有第二晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜125c各為非單晶，并非全部在非晶狀態(tài)中，且包括c軸取向晶體區(qū)域。也就是說，每一個(gè)氧化物半導(dǎo)體膜具有非晶區(qū)域及c軸取向晶體區(qū)域。注意，氧化物半導(dǎo)體疊層125具有兩層結(jié)構(gòu)，在此，包括具有第一晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜125b及具有第二晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜125c ;然而，可如實(shí)施方式3及4中一樣形成三層氧化物半導(dǎo)體疊層。接下來，將參照?qǐng)D14A至14D描述制造圖13B中的晶體管的方法。如圖14A所示 ，如同在實(shí)施方式I中一樣，在襯底101上形成氧化物絕緣膜102。接著，在氧化物絕緣膜102上形成柵電極128。然后，在氧化物絕緣膜102及柵電極128上形成柵極絕緣膜127。之后，在柵極絕緣膜127上形成第一氧化物半導(dǎo)體膜123b?？赏ㄟ^使用與在實(shí)施方式I中描述的柵電極108及柵極絕緣膜107的那些類似的材料及形成方法來適當(dāng)?shù)匦纬蓶烹姌O128及柵極絕緣膜127。可通過使用與在實(shí)施方式I中描述的第二氧化物半導(dǎo)體膜103b的那些類似的材料及形成方法來適當(dāng)?shù)匦纬傻谝谎趸锇雽?dǎo)體膜123b。接下來，以與實(shí)施方式I中的那些類似的方式，進(jìn)行第一熱處理。通過進(jìn)行第一熱處理，使晶體生長從第一氧化物半導(dǎo)體膜123b的表面朝柵極絕緣膜127開始，以形成具有第一晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜124b。具有第一晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜124b包括c軸取向晶體區(qū)域。接下來，在具有第一晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜124b上形成第二氧化物半導(dǎo)體膜123c (參照?qǐng)D14B)?？赏ㄟ^使用與在實(shí)施方式3中描述的第三氧化物半導(dǎo)體膜103c的那些類似的材料及形成方法來適當(dāng)?shù)匦纬傻诙趸锇雽?dǎo)體膜123c。接下來，以和實(shí)施方式3中類似的方式，進(jìn)行第二熱處理。通過進(jìn)行此熱處理，使晶體生長從和具有第一晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜124b的界面朝第二氧化物半導(dǎo)體膜123c開始，以使第二氧化物半導(dǎo)體膜123c變成具有第二晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜124c。具有第二晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜124c包括c軸取向晶體區(qū)域(參照?qǐng)D14C)。經(jīng)上述步驟，可形成具有第一晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜124b及第二晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜124c。接下來，在具有第二晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜124c上形成掩模，并接著使用該掩模選擇性蝕刻具有第一晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜124b及具有第二晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜124c，以形成具有第一晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜125b及具有第二晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜125c。注意，具有第一晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜125b及具有第二晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜125c統(tǒng)稱為氧化物半導(dǎo)體疊層125。之后，去除掩模。接下來，以與實(shí)施方式I中的那些類似的方式，形成一對(duì)電極126。接下來，在柵極絕緣膜127、一對(duì)電極126以及氧化物半導(dǎo)體疊層125上形成絕緣膜129 (參照?qǐng)D14D)。可通過使用與在實(shí)施方式I中描述的絕緣膜109的那些類似的材料及形成方法來適當(dāng)?shù)匦纬山^緣膜129。經(jīng)上述步驟，可制造一種晶體管，其溝道區(qū)包括氧化物半導(dǎo)體疊層，該氧化物半導(dǎo)體疊層包括在a-b面中具有六角形鍵的晶體區(qū)域及c軸取向三方晶及/或六方晶結(jié)構(gòu)。注意，在本實(shí)施方式中描述溝道蝕刻晶體管；然而，本實(shí)施方式可應(yīng)用于溝道保護(hù)晶體管。 氧化物半導(dǎo)體疊層在與柵極絕緣膜的界面附近具有高結(jié)晶性及均勻性并因此具有穩(wěn)定的電特性；據(jù)此，可得到高可靠性晶體管。包括在a-b面中具有六角形鍵的晶體及c軸取向三方晶及/或六方晶結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體疊層用于晶體管的溝道區(qū)，由此可制造出其中在晶體管被進(jìn)行光照射或偏壓-溫度應(yīng)力(BT)測(cè)試前或后之間的閾值電壓的改變量很小且具有穩(wěn)定的電特性的晶體管。注意，氧氮化物半導(dǎo)體具有比氧化物半導(dǎo)體更小的能隙，并因此在其中載流子容易流動(dòng)。因此，通過使用氧氮化物半導(dǎo)體膜來形成具有第一晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜125b，其接觸柵極絕緣膜127，可制造具有良好的電特性的晶體管。注意，本實(shí)施方式可與其他實(shí)施方式中的任一個(gè)適當(dāng)?shù)亟M合。實(shí)施方式6在本實(shí)施方式中，將參照?qǐng)D15A及15B及圖16A至16D描述與實(shí)施方式I至5中的晶體管結(jié)構(gòu)不同的晶體管的結(jié)構(gòu)和其制造方法。在本實(shí)施方式中，將描述底柵極晶體管。該晶體管與實(shí)施方式5中的那個(gè)不同之處在于在氧化物絕緣膜與氧化物半導(dǎo)體疊層之間設(shè)置一對(duì)電極。注意，圖15B相當(dāng)于沿著圖15A (其為俯視圖)中的點(diǎn)虛線G-H的截面圖。在圖15A中，并未示出襯底101、氧化物絕緣膜102、柵極絕緣膜137以及絕緣膜139。圖16A至16D為示出圖15B所示的晶體管的制造工序的截面圖。圖15B所示的晶體管包括形成在襯底101上的氧化物絕緣膜102 ;形成在氧化物絕緣膜102上的柵電極138 ;覆蓋氧化物絕緣膜102及柵電極138的柵極絕緣膜137 ;用作源電極及漏電極的一對(duì)電極136 ;及接觸柵極絕緣膜137和一對(duì)電極136的氧化物半導(dǎo)體疊層135。此外，可設(shè)置覆蓋柵極絕緣膜137、氧化物半導(dǎo)體疊層135以及一對(duì)電極136的絕緣膜139。氧化物半導(dǎo)體疊層135的特征在于層疊有具有第一晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜135b，其接觸柵極絕緣膜137及具有第二晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜135c，其接觸具有第一晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜135b。
此外，氧化物半導(dǎo)體疊層135的特征在于使用具有第一晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜135b作為種晶而在具有第二晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜135c中發(fā)生晶體生長。具有第一晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜135b具有纖鋅礦晶體結(jié)構(gòu)，其為三方晶及/或六方晶結(jié)構(gòu)之一。具有第二晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜135c包括三方晶及/或六方晶并具有YbFe2O4結(jié)構(gòu)、Yb2Fe3O7結(jié)構(gòu)和非纖鋅礦結(jié)構(gòu)中的任一晶體結(jié)構(gòu)。由于具有第一晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜及具有第二晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜兩者都包括三方晶及/或六方晶，可從c軸方向觀察到六角形晶格圖像。具有第一晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜135b及具有第二晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜135c各為非單晶，并非全部在非晶狀態(tài)中，且包括c軸取向晶體區(qū)域。也就是說，每一個(gè)氧化物半導(dǎo)體膜具有非晶區(qū)域及c軸取向晶體區(qū)域。注意，氧化物半導(dǎo)體疊層135具有兩層結(jié)構(gòu)，在此，包括具有第一晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜135b及具有第二晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜135c ;然而，可如實(shí)施方式3及4中一樣形成三層氧化物半導(dǎo)體疊層。接下來，將參照?qǐng)D16A至16D描述制造圖15B中的晶體管的方法。如圖16A所示，如同在實(shí)施方式I中一樣，在襯底101上形成氧化物絕緣膜102。接下來，在氧化物絕緣膜102上形成柵電極138。然后，在氧化物絕緣膜102及柵電極138上形成柵極絕緣膜137。之后，在柵極絕緣膜137上形成一對(duì)電極136。接著，在柵極絕緣膜137及一對(duì)電極136上形成第一氧化物半導(dǎo)體膜133b。可通過使用與實(shí)施方式3中描述的柵電極108、柵極絕緣膜107以及第二氧化物半導(dǎo)體膜103b的那些類似的材料及形成方法來適當(dāng)?shù)匦纬蓶烹姌O138、柵極絕緣膜137以及第一氧化物半導(dǎo)體膜133b。接下來，以與實(shí)施方式I中的那些類似的方式，進(jìn)行第一熱處理。通過進(jìn)行第一熱處理，使晶體生長從第一氧化物半導(dǎo)體膜133b的表面朝柵極絕緣膜137開始，以使第一氧化物半導(dǎo)體膜133b變成具有第一晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜134b。具有第一晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜134b包括c軸取向晶體區(qū)域。接下來，在具有第一晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜134b上形成第二氧化物半導(dǎo)體膜133c (參照?qǐng)D16B)?？赏ㄟ^使用與實(shí)施方式3中描述的第三氧化物半導(dǎo)體膜103c的那些類似的材料及形成方法來適當(dāng)?shù)匦纬傻诙趸锇雽?dǎo)體膜133c。接下來，以和實(shí)施方式3中類似的方式，進(jìn)行第二熱處理。通過進(jìn)行此熱處理，使晶體生長從和具有第一晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜134b的界面朝第二氧化物半導(dǎo)體膜133c開始，以使第二氧化物半導(dǎo)體膜133c變成具有第二晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜134c。具有第二晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜134c包括c軸取向晶體區(qū)域(參照?qǐng)D16C)。經(jīng)上述步驟，可形成具有第一晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜134b及具有第二晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜134c。接下來，在具有第二晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜134c上形成掩模，并接著使用該掩模選擇性蝕刻具有第一晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜134b及具有第二晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜134c，以形成具有第一晶體 結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜135b及具有第二晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜135c。注意，第一晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜135b及具有第二晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜135c統(tǒng)稱為氧化物半導(dǎo)體疊層135。之后，去除掩模。接下來，在氧化物絕緣膜102、一對(duì)電極136以及氧化物半導(dǎo)體疊層135上形成絕緣膜139 (參照?qǐng)D16D)?？赏ㄟ^使用與實(shí)施方式3中描述的絕緣膜109的那些類似的材料及形成方法來適當(dāng)?shù)匦纬山^緣膜139。經(jīng)上述步驟，可制造一種晶體管，其溝道區(qū)包括氧化物半導(dǎo)體疊層，該氧化物半導(dǎo)體疊層包括在a-b面中具有六角形鍵的晶體及c軸取向三方晶及/或六方晶結(jié)構(gòu)。注意，在本實(shí)施方式中描述溝道蝕刻晶體管；然而，本實(shí)施方式可應(yīng)用于溝道保護(hù)晶體管。氧化物半導(dǎo)體疊層在與柵極絕緣膜的界面附近具有高結(jié)晶性及均勻性并因此具有穩(wěn)定的電特性；據(jù)此，可得到高可靠性晶體管。包括在a-b面中具有六角形鍵的晶體區(qū)域及c軸取向三方晶及/或六方晶結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體疊層用于晶體管的溝道區(qū)，由此可制造出其中在晶體管被進(jìn)行光照射或偏壓-溫度應(yīng)力(BT)測(cè)試前或后之間的閾值電壓的改變量很小且具有穩(wěn)定的電特性的晶體管。注意，本實(shí)施方式可與其他實(shí)施方式中的任一個(gè)適當(dāng)?shù)亟M合。實(shí)施方式7 在本實(shí)施方式中，將描述實(shí)施方式I至6中的任一個(gè)中描述的晶體管具有多個(gè)柵電極的情況。雖然在本實(shí)施方式中使用實(shí)施方式5中描述的晶體管,但是本實(shí)施方式可適當(dāng)?shù)貞?yīng)用于實(shí)施方式I至4和實(shí)施方式6中描述的晶體管。以和實(shí)施方式5中的那個(gè)類似的方式，如圖17所示一樣，在襯底101上形成氧化物絕緣膜102，并在氧化物絕緣膜102上形成第一柵電極148a及第一柵極絕緣膜147a。接著，在第一柵極絕緣膜147a上形成其中層疊有具有第一晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜125b及具有第二晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜125c的氧化物半導(dǎo)體疊層125、一對(duì)電極126以及第二柵極絕緣膜147b。接下來，在第二柵極絕緣膜147b上與氧化物半導(dǎo)體疊層125重疊的區(qū)域中形成第二柵電極148b?？稍诘诙艠O絕緣膜147b及第二柵電極148b上形成絕緣膜129作為保護(hù)膜。可以類似于實(shí)施方式I中描述的柵電極108的方式形成第一柵電極148a和第二柵電極148b。可以類似于實(shí)施方式I中的柵極絕緣膜107的方式形成第一柵極絕緣膜147a及第二柵極絕緣膜147b?？蛇B接第一柵電極148a和第二柵電極148b。在此情況下，第一柵電極148a和第二柵電極148b具有同一電位且在氧化物半導(dǎo)體疊層125的第一柵電極148a—側(cè)及第二柵電極148b —側(cè)形成溝道區(qū)，并由此可增高晶體管的通態(tài)電流(on-state current)及場(chǎng)效遷移率?；蛘撸部刹贿B接第一柵電極148a和第二柵電極148b并供應(yīng)不同電位。在此情況下，可控制晶體管的閾值電壓。在本實(shí)施方式中，在氧化物半導(dǎo)體疊層125與第二柵極絕緣膜147b之間形成一對(duì)電極126，但一對(duì)電極126可形成在第一柵極絕緣膜147a與氧化物半導(dǎo)體疊層125之間。
經(jīng)上述步驟，可制造具有多個(gè)柵電極的晶體管。實(shí)施方式8在本實(shí)施方式中，以下將描述一實(shí)施方式，其中制造出顯示裝置，其包括設(shè)置在一個(gè)襯底上的驅(qū)動(dòng)電路的至少一部分及配置在像素部中的晶體管。根據(jù)實(shí)施方式I至7中的任一個(gè)形成配置在像素部中的晶體管。此外，在實(shí)施方式I至7中的任一個(gè)中描述的晶體管為η溝道晶體管，并因此可在與像素部的晶體管相同的襯底上形成可使用η溝道晶體管所形成的驅(qū)動(dòng)電路的一部分。圖18Α示出主動(dòng)矩陣顯示裝置的方框圖的一實(shí)施方式。在顯示裝置中的襯底5300上，設(shè)置像素部5301、第一掃描線驅(qū)動(dòng)電路5302、第二掃描線驅(qū)動(dòng)電路5303以及信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路5304。在像素部5301中，配置從信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路5304延伸的多個(gè)信號(hào)線且配置從第一掃描線驅(qū)動(dòng)電路5302及第二掃描線驅(qū)動(dòng)電路5303延伸的多個(gè)掃描線。注意，在掃描線與信號(hào)線彼此交叉的區(qū)域中分別設(shè)置矩陣形狀的包括顯示元件的像素。此外，顯示裝置中的襯底5300經(jīng)由連結(jié)點(diǎn)(如柔性印刷電路(FPC))連接到一個(gè)時(shí)序控制電路(也稱為控制器或控制器1C)。在圖18Α中，第一掃描線驅(qū)動(dòng)電路5302、第二掃描線驅(qū)動(dòng)電路5303、信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路5304形成在與像素部5301相同的襯底5300上。依此，減少設(shè)置在外部的驅(qū)動(dòng)電路等的構(gòu)件數(shù)量，故可實(shí)現(xiàn)成本減少。此外，若驅(qū)動(dòng)電路設(shè)置在襯底5300外部，會(huì)需要延長布線且布線連結(jié)的數(shù)量會(huì)增加。然而，若在襯底5300上設(shè)置驅(qū)動(dòng)電路，可減少布線連結(jié)的數(shù)量。依此，可實(shí)現(xiàn)可靠性及成品率的改善。圖18Β示出像素部的電路結(jié)構(gòu)的一實(shí)施方式。在此，顯示VA液晶顯示面板的像素結(jié)構(gòu)。在此像素結(jié)構(gòu)中，在一個(gè)像素中包括多個(gè)像素電極，且晶體管連接到各像素電極。由不同的柵極信號(hào)驅(qū)動(dòng)該些晶體管。也就是說，獨(dú)立地控制供應(yīng)至在多疇像素中的個(gè)別像素電極的信號(hào)。晶體管628的柵極布線602及晶體管629的柵極布線603為分開的，所以可對(duì)它們供應(yīng)不同的柵極信號(hào)。相反地，用作數(shù)據(jù)線的源電極或漏電極616由晶體管628及629共同使用。針對(duì)晶體管628及629的每一個(gè)，可適當(dāng)?shù)厥褂脤?shí)施方式I至7中描述的晶體管中的任一種。第一像素電極及第二像素電極具有不同的形狀并通過狹縫分開。設(shè)置第二像素電極以圍繞呈V形狀展開的第一像素電極的外側(cè)。通過晶體管628及629使第一與第二像素電極之間的電壓施加的時(shí)機(jī)有所不同以控制液晶的取向。晶體管628連接到柵極布線602，且晶體管629連接到柵極布線603。在將不同柵極信號(hào)施加到柵極布線602和柵極布線603時(shí)，可改變晶體管628和晶體管629的工作時(shí)機(jī)。此外，使用電容布線690、用作電介質(zhì)的柵極絕緣膜以及電連接到第一像素電極或第二像素電極的電容器電極來形成存儲(chǔ)電容器。第一像素電極、液晶層以及相對(duì)電極互相重疊以形成第一液晶元件651。第二像素電極、液晶層以及相 對(duì)電極互相重疊以形成第二液晶元件652。像素結(jié)構(gòu)為多疇結(jié)構(gòu)，其中第一液晶兀件651及第二液晶兀件652設(shè)置在一個(gè)像素中。注意，像素結(jié)構(gòu)不限于圖18Β所示的。例如，可將開關(guān)、電阻器、電容器、晶體管、傳感器或邏輯電路添加到圖18B所示的像素。在本實(shí)施方式中，示出VA液晶顯示面板的一實(shí)施方式；然而，本發(fā)明的一實(shí)施方式不特別限于此且可應(yīng)用于各種模式的液晶顯示裝置。例如，作為改善視角特性的一種方法，本發(fā)明的一實(shí)施方式可應(yīng)用于橫向電場(chǎng)模式(也稱為IPS模式),其中水平于襯底主要表面的方向上的電場(chǎng)施加到液晶層。例如,優(yōu)選使用呈現(xiàn)藍(lán)相(針對(duì)此IPS液晶顯示面板無需取向膜)的液晶。藍(lán)相為液晶相之一，其正好在膽固醇液晶的溫度增高時(shí)膽留相改變成各向同性相之前出現(xiàn)。由于藍(lán)相僅出現(xiàn)在窄的溫度范圍內(nèi)，針對(duì)液晶元件的液晶層使用其混合有手性劑的液晶組成物來改善該溫度范圍。包括呈現(xiàn)藍(lán)相的液晶及手性劑的液晶組成物具有I毫秒或更少的短響應(yīng)時(shí)間，且具有光學(xué)各向同性，這使得取向處理變成不必要且視角依賴性變小。此外，為了改善液晶顯示裝置的運(yùn)動(dòng)圖像特性，可采用一種驅(qū)動(dòng)技術(shù)(例如，場(chǎng)序制法)，其中使用多個(gè)發(fā)光二極管(LED)或多個(gè)EL光源作為背光燈以形成面光源，且面光源的每一個(gè)光源在一幀周期中以脈沖方式獨(dú)立加以驅(qū)動(dòng)。作為面光源，可使用三種或更多種LED或發(fā)射白色光的LED。在使用發(fā)射不同顏色的三種或更多種光源(例如，紅色(R)、綠色(G)、藍(lán)色(B)的光源)作為面光源的情況下，可進(jìn)行彩色顯示而無濾色器。此外，在使用發(fā)射白光的LED作為面光源的情況下，可使用濾色器進(jìn)行彩色顯示。由于可獨(dú)立控制多個(gè)LED，可使LED的發(fā)光時(shí)機(jī)與以光學(xué)調(diào)制液晶層的時(shí)機(jī)同步化?？刹糠株P(guān)閉LED，并因此尤其在顯示其黑色顯示區(qū)域占據(jù)一個(gè)屏幕的大面積的圖像的情況下可以減少耗電量。圖18C示出像素部的電路結(jié)構(gòu)的一實(shí)施方式。在此，示出使用有機(jī)EL元件的顯示面板的像素結(jié)構(gòu)。在有機(jī)EL元件中，通過將電壓施加到發(fā)光元件，將電子和空穴分別從一對(duì)電極注入到含有發(fā)光有機(jī)化合物的層中，并因此電流流動(dòng)。載流子(電子與空穴)重新結(jié)合，并因此發(fā)光有機(jī)化合物激發(fā)。發(fā)光有機(jī)化合物從激發(fā)態(tài)回到基態(tài)，由此發(fā)光。由于這種機(jī)理的緣故，此發(fā)光元件稱為電流激發(fā)型發(fā)光元件。
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圖18C示出可應(yīng)用數(shù)字時(shí)間灰度驅(qū)動(dòng)的像素結(jié)構(gòu)之一實(shí)施方式，以使其作為半導(dǎo)體裝置的一實(shí)施方式。將描述可應(yīng)用數(shù)字時(shí)間灰度驅(qū)動(dòng)的像素的結(jié)構(gòu)及工作。在本實(shí)施方式中描述一實(shí)施方式，其中一個(gè)像素包括在溝道區(qū)中使用氧化物半導(dǎo)體膜的兩個(gè)η溝道晶體管。像素6400包括開關(guān)晶體管6401、驅(qū)動(dòng)晶體管6402、發(fā)光元件6404以及電容器6403。開關(guān)晶體管6401的柵電極連接到掃描線6406。開關(guān)晶體管6401的第一電極(源電極及漏電極之一)連接到信號(hào)線6405。開關(guān)晶體管6401的第二電極(源電極及漏電極之另一)連接到驅(qū)動(dòng)晶體管6402的柵電極。驅(qū)動(dòng)晶體管6402的柵電極通過電容器6403連接到電源線6407。驅(qū)動(dòng)晶體管6402的第一電極連接到電源線6407。驅(qū)動(dòng)晶體管6402的第二電極連接到發(fā)光元件6404的第一電極(像素電極)。發(fā)光元件6404的第二電極相當(dāng)于公共電極6408。公共電極6408電連接到設(shè)置于相同襯底上的公共電位線。發(fā)光元件6404的第二電極(公共電極6408)被設(shè)定為低電源電位。注意，低電源電位其參照供應(yīng)到電源線6407的高電源電位滿足低電源電位〈高電源電位的電位。作為低電源電位，可采用例如GND或0V。將高電源電位與低電源電位之間的電位差施加到發(fā)光元件6404，并將電流供應(yīng)到發(fā)光元件6404，使發(fā)光元件6404發(fā)光。在此，為了讓發(fā)光元件6404發(fā)光,設(shè)定每一個(gè)電位使得高電源電位與低電源電位之間的電位差高于或等于發(fā)光兀件6404的正向閾值電壓。注意，可使用驅(qū)動(dòng)晶體管6402的柵極電容代替電容器6403，所以可省略電容器6403。驅(qū)動(dòng)晶體管6402的柵極電容可形成在溝道形成區(qū)域與柵電極之間。在使用電壓輸入電壓驅(qū)動(dòng)法的情況下，將視頻信號(hào)輸入到驅(qū)動(dòng)晶體管6402的柵電極，使驅(qū)動(dòng)晶體管6402為充分導(dǎo)通或充分截止。也就是說，驅(qū)動(dòng)晶體管6402在線性區(qū)域中工作，并因此，將高于電源線6407的電壓的電壓施加到驅(qū)動(dòng)晶體管6402的柵電極。注意，將高于或等于(電源線的電壓+驅(qū)動(dòng)晶體管6402的Vth)的電壓施加到信號(hào)線6405。在進(jìn)行模擬灰度驅(qū)動(dòng)代替數(shù)字時(shí)間灰度驅(qū)動(dòng)的情況下，可通過改變信號(hào)輸入來使用與圖18C中的相同的像素結(jié)構(gòu)。在進(jìn)行模擬灰度驅(qū)動(dòng)的情況下，將高于或等于發(fā)光元件6404的正向電壓加驅(qū)動(dòng)晶體管6402的Vth之和的電壓施加到驅(qū)動(dòng)晶體管6402的柵電極。發(fā)光元件6404的正向電壓表示得到希望的亮度的電壓，并包括至少正向閾值電壓。通過輸入能夠使驅(qū)動(dòng)晶體管6402在飽和區(qū)域中工作的視頻信號(hào)，可將電流供應(yīng)到發(fā)光元件6404。為了讓驅(qū)動(dòng)晶體管6402在飽和區(qū)域中工作，將電源線6407的電位設(shè)定為高于驅(qū)動(dòng)晶體管6402的柵極電位。在使用模擬視頻信號(hào)時(shí)，可根據(jù)視頻信號(hào)將電流供應(yīng)到發(fā)光元件6404并進(jìn)行模擬灰度驅(qū)動(dòng)。注意，像素結(jié)構(gòu)不限于圖18C所示的。例如，可將開關(guān)、電阻器、電容器、晶體管、傳感器或邏輯電路添加到圖18C所示的像素。接下來，將參照像素的截面結(jié)構(gòu)描述發(fā)光元件的結(jié)構(gòu)，其示出在圖19A至19C中。在此，將以發(fā)光元件驅(qū)動(dòng)晶體管為η溝道晶體管的情況作為例子來描述像素的截面結(jié)構(gòu)。可以與實(shí)施方式I至7中的任一所述的晶體管類似的方式制造用于圖19Α至19C所示的半導(dǎo)體裝置的發(fā)光元件驅(qū)動(dòng)晶體 管7011、7021以及7001。使用透射可見光的導(dǎo)電膜來形成發(fā)光元件的第一電極和第二電極中的至少一個(gè)，且從發(fā)光元件提取光發(fā)射。從提取光發(fā)射的方向的觀點(diǎn)來看，可舉出下列結(jié)構(gòu):頂發(fā)射結(jié)構(gòu)，其中從襯底的形成有發(fā)光元件的一側(cè)提取光發(fā)射而不通過發(fā)光元件及晶體管形成于其上的襯底；底發(fā)射結(jié)構(gòu)，其中從襯底的未形成發(fā)光元件的一側(cè)通過發(fā)光元件形成于其上的襯底提取光發(fā)射；及雙發(fā)射結(jié)構(gòu)，其中從襯底的形成有發(fā)光兀件的一側(cè)提取光發(fā)射，并從該襯底的另一側(cè)通過襯底提取光發(fā)射。圖18C所示的像素結(jié)構(gòu)可應(yīng)用于具有這些中的任一發(fā)射結(jié)構(gòu)的發(fā)光元件。將參照?qǐng)D19Α描述具有底發(fā)射結(jié)構(gòu)的發(fā)光元件。具有底發(fā)射結(jié)構(gòu)的發(fā)光元件在由圖19Α中的箭頭所示的方向上發(fā)光。在圖19Α中，示出其中使用實(shí)施方式I中描述的η溝道晶體管作為發(fā)光元件驅(qū)動(dòng)晶體管7011的一實(shí)施方式,但是本發(fā)明的一實(shí)施方式不特別局限于此。在圖19Α中，EL層7014及第二電極7015依此順序?qū)盈B在具有透光性的第一電極7017上，該第一電極連接到發(fā)光元件驅(qū)動(dòng)晶體管7011的源電極或漏電極。使用透射可見光的導(dǎo)電膜形成第一電極7017。針對(duì)透射可見光的導(dǎo)電膜，例如，可使用含氧化鎢的氧化銦、含氧化鎢的氧化銦鋅、含氧化鈦的氧化銦、含氧化鈦的氧化銦錫、氧化銦錫(以下稱為ΙΤ0)、氧化銦鋅或添加有氧化硅的氧化銦錫。此外，也可使用其厚度厚到能夠透光的程度(優(yōu)選約5nm至30nm)的金屬薄膜。例如，可將其厚度為20nm的鋁膜層疊在具有透光性的導(dǎo)電膜上。作為第二電極7015，優(yōu)選使用高效反射從EL層7014所發(fā)射的光的材料，在此情況下可改善光提取效率。注意，第二電極7015可具有疊層結(jié)構(gòu)。例如，可層疊透射可見光的導(dǎo)電膜(其形成在接觸EL層7014的一側(cè))及擋光膜7016。作為擋光膜，高效反射從EL層7014所發(fā)射的光的金屬膜等為優(yōu)選，但可使用例如添加有黑色色素的樹脂等。注意，第一電極7017和第二電極7015之一用作陽極,而另一用作陰極。優(yōu)選使用具有高功函數(shù)的物質(zhì)作為用作陽極的電極，并使用具有低功函數(shù)的物質(zhì)作為用作陰極的電極。作為具有高功函數(shù)的材料，例如，可使用ZrN、T1、W、N1、Pt、Cr、ITO或Ιη-Ζη-0。作為具有低功函數(shù)的材料，可使用諸如Li或Cs的堿金屬、諸如Mg、Ca或Sr的堿土金屬、含有這些中的任一金屬的合金(諸如Mg:Ag或Al:Li)、諸如Yb或Er的稀土金屬等。注意，當(dāng)比較耗電量時(shí)，優(yōu)選的是，第一電極7017用作陰極且第二電極7015用作陽極，因?yàn)榭梢种乞?qū)動(dòng)電路部的電壓的增加并可減少耗電量。EL層7014至少包括發(fā)光層且可為單層或多個(gè)層的疊層。作為層疊有多個(gè)層的結(jié)構(gòu)，可提供其中陽極、空穴注入層、空穴傳輸層、發(fā)光層、電子傳輸層以及電子注入層依此順序?qū)盈B的結(jié)構(gòu)。注意，在EL層7014中未必設(shè)置這些層的全部，且這些層的每一層可加倍或更多地設(shè)置。此外，除了電荷產(chǎn)生層外，可適當(dāng)添加諸如電子中繼層的另一構(gòu)件作為中間層。發(fā)光元件7012設(shè)有隔墻7019，其覆蓋第一電極7017的邊緣。作為隔墻7019，除了聚酰亞胺、丙烯酸類、聚酰胺、環(huán)氧樹脂等有機(jī)樹脂膜外，可應(yīng)用無機(jī)絕緣膜或有機(jī)聚硅氧烷膜。尤其是，優(yōu)選 使用光敏樹脂材料來形成隔墻7019，使隔墻7019的一側(cè)表面形成為具有連續(xù)曲率的傾斜表面。在使用光敏樹脂材料作為隔墻7019的情況下，可省略形成抗蝕劑掩模的步驟。此外，可使用無機(jī)絕緣膜來形成隔墻。當(dāng)使用無機(jī)絕緣膜作為隔墻時(shí)，可減少隔墻中所包括的濕氣量。注意，濾色層7033設(shè)置在發(fā)光元件7012及襯底7010之間(參照?qǐng)D19A)。采用發(fā)射白光的結(jié)構(gòu)作為發(fā)光元件7012，由此從發(fā)光元件7012所發(fā)射的光通過濾色層7033并接著通過絕緣膜7032、柵極絕緣膜7031、氧化物絕緣膜7030以及襯底7010，以被發(fā)射到外部?？尚纬啥喾N濾色層7033。例如，可在每個(gè)像素中設(shè)置紅色濾色層、藍(lán)色濾色層、綠色濾色層。注意，通過諸如噴墨法的液滴噴射法、印刷法、使用光刻技術(shù)的蝕刻法等形成濾色層7033。以外套層7034覆蓋濾色層7033并進(jìn)一步在其上形成保護(hù)絕緣膜7035。注意，在圖19A中示出具有小厚度的外套層7034 ;外套層7034使用諸如丙烯酸樹脂的樹脂材料加以形成并具有減少濾色層7033所導(dǎo)致的不均勻的功能。在絕緣膜7032、濾色層7033、外套層7034以及保護(hù)絕緣膜7035中所形成并到達(dá)漏電極的接觸孔在與隔墻7019重疊的位置中。接下來，將參照?qǐng)D19B描述具有雙發(fā)射結(jié)構(gòu)的發(fā)光元件。具有雙發(fā)射結(jié)構(gòu)的發(fā)光元件在由圖19B中的箭頭所示的方向上發(fā)光。在圖19B中，示出其中使用實(shí)施方式I中描述的η溝道晶體管作為發(fā)光元件驅(qū)動(dòng)晶體管7021的一實(shí)施方式,但是本發(fā)明的一實(shí)施方式不特別局限于此。
在圖19B中，EL層7024及第二電極7025依此順序?qū)盈B在具有透光性的第一電極7027上，該第一電極連接到發(fā)光元件驅(qū)動(dòng)晶體管7021的源電極或漏電極。使用透射可見光的導(dǎo)電膜形成第一電極7027及第二電極7025?？墒褂每捎糜趫D19A中的第一電極7017的材料作為透射可見光的導(dǎo)電膜。因此，細(xì)節(jié)可參照第一電極7017的說明。注意，第一電極7027和第二電極7025之一用作陽極，且另一用作陰極。優(yōu)選使用具有高功函數(shù)的物質(zhì)作為用作陽極的電極，并使用具有低功函數(shù)的物質(zhì)作為用作陰極的電極。EL層7024可為單層或多個(gè)層的疊層。針對(duì)EL層7024，可使用可用于圖19A中的EL層7014的結(jié)構(gòu)及材料。因此，細(xì)節(jié)可參照EL層7014的說明。發(fā)光元件7022設(shè)有隔墻7029，其覆蓋第一電極7027的邊緣。針對(duì)隔墻7029，可使用可用于圖19A中的隔墻7019的結(jié)構(gòu)及材料。因此，細(xì)節(jié)可參照隔墻7019的說明。另外，在圖19B所示的元件結(jié)構(gòu)中，如由箭頭所示，光從發(fā)光元件7022發(fā)射到第二電極7025 —側(cè)及第一電極7027 —側(cè)兩者，并且發(fā)射到第一電極7027側(cè)的光線通過絕緣膜7042、柵極絕緣膜7041、氧化物絕緣膜7040以及襯底7020，以被發(fā)射到外部。在圖19B中的結(jié)構(gòu)中，為了進(jìn)行全彩色顯示，發(fā)光元件7022、與發(fā)光元件7022相鄰的發(fā)光元件之一、以及發(fā)光元件之另一分別為例如綠色發(fā)光元件、紅色發(fā)光元件以及藍(lán)色發(fā)光元件?；蛘?，可使用四種發(fā)光元件(除了三種發(fā)光元件以外還包括白色發(fā)光元件)來制造能夠全彩色顯示的發(fā)光顯示裝置。

接下來，將參照?qǐng)D19C描述具有頂發(fā)射結(jié)構(gòu)的發(fā)光元件。具有頂發(fā)射結(jié)構(gòu)的發(fā)光元件在由圖19C中的箭頭所示的方向上發(fā)光。在圖19C中，示出其中使用實(shí)施方式I中描述的η溝道晶體管作為發(fā)光元件驅(qū)動(dòng)晶體管7001的一實(shí)施方式,但是本發(fā)明的一實(shí)施方式不特別局限于此。在圖19C中，EL層7004及第二電極7005依此順序?qū)盈B在第一電極7003上，該第一電極連接到發(fā)光元件驅(qū)動(dòng)晶體管7001的源電極或漏電極。 作為第一電極7003，優(yōu)選使用高效反射從EL層7004所發(fā)射的光的材料，在此情況下可改善光提取效率。注意，第一電極7003可具有疊層結(jié)構(gòu)。例如，可將透射可見光的導(dǎo)電膜(其形成在接觸EL層7004的一側(cè))層疊在擋光膜上。作為擋光膜，高效反射從EL層所發(fā)射的光的金屬膜等為優(yōu)選，但可使用例如添加有黑色色素的樹脂等。使用透射可見光的導(dǎo)電膜來形成第二電極7005?？墒褂每捎糜趫D19Α中的第一電極7017的材料作為透射可見光的導(dǎo)電膜。因此，細(xì)節(jié)可參照第一電極7017的說明。注意，第一電極7003和第二電極7005之一用作陽極，且另一用作陰極。優(yōu)選使用具有高功函數(shù)的物質(zhì)作為用作陽極的電極，并使用具有低功函數(shù)的物質(zhì)作為用作陰極的電極。EL層7004可為單層或多個(gè)層的疊層。針對(duì)EL層7004，可使用可用于圖19Α中的EL層7014的結(jié)構(gòu)及材料。因此，細(xì)節(jié)可參照EL層7014的說明。發(fā)光元件7002設(shè)有隔墻7009，其覆蓋第一電極7003的邊緣。針對(duì)隔墻7009，可使用可用于圖19Α中的隔墻7019的結(jié)構(gòu)及材料。因此，細(xì)節(jié)可參照隔墻7019的說明。在圖19C中，發(fā)光元件驅(qū)動(dòng)晶體管7001的源電極或漏電極通過設(shè)置在柵極絕緣膜7051、保護(hù)絕緣膜7052以及絕緣膜7055中的接觸孔電連接到第一電極7003。可使用諸如聚酰亞胺、丙烯酸類、苯環(huán)丁烯、聚酰胺或環(huán)氧樹脂的樹脂來形成平整化絕緣膜7053。除了這種樹脂材料外，可使用低電介質(zhì)常數(shù)材料(低k材料)、硅氧烷基樹脂等。注意，可通過層疊使用這些材料所形成的多個(gè)絕緣膜來形成平整化絕緣膜7053。對(duì)于形成平整化絕緣膜7053的方法無特別限制，且可根據(jù)材料通過濺射法、SOG法、旋涂、浸涂、噴涂、液滴噴射法(諸如噴墨法、網(wǎng)板印刷或平板印刷)等來形成平整化絕緣膜7053。在圖19C中的結(jié)構(gòu)中，為了進(jìn)行全彩色顯示，發(fā)光元件7002、與發(fā)光元件7002相鄰的發(fā)光元件之一、以及發(fā)光元件之另一分別為例如綠色發(fā)光元件、紅色發(fā)光元件以及藍(lán)色發(fā)光元件?；蛘撸墒褂盟姆N發(fā)光元件(除了三種發(fā)光元件以外還包括白色發(fā)光元件)來制造能夠全彩色顯示的發(fā)光顯示裝置。在圖19C中的結(jié)構(gòu)中，通過使所配置的所有多個(gè)發(fā)光元件為白色發(fā)光元件且在發(fā)光元件7002上配置具有濾色器等的密封襯底，可以制造能夠全彩色顯示的發(fā)光顯示裝置。通過形成呈現(xiàn)諸如白色的單色的材料并與濾色器或色彩轉(zhuǎn)換層結(jié)合，可進(jìn)行全彩色顯示。不用說，也可進(jìn)行單色光發(fā)射的顯示。例如，可使用白光發(fā)射來形成發(fā)光裝置，或可使用單色光發(fā)射來形成區(qū)域顏色發(fā)光裝置。若有需要，可設(shè)置諸如包括圓偏振片的偏光膜的光學(xué)膜。注意，描述了一種例子，其中控制發(fā)光元件的驅(qū)動(dòng)的晶體管(發(fā)光元件驅(qū)動(dòng)晶體管)電連接到該發(fā)光元件；然而，可采用一種結(jié)構(gòu)，其中電流控制晶體管連接在發(fā)光元件驅(qū)動(dòng)晶體管與發(fā)光元件之間。在本實(shí)施方式中描述的半導(dǎo)體裝置不限于圖19A至19C所示的結(jié)構(gòu)且可依照本發(fā)明的技術(shù)的精神以各種方式加以修改。實(shí)施方式9
可將在本說明書中公開的半導(dǎo)體裝置應(yīng)用于各種的電子裝置(包括游戲機(jī))。電子裝置的例子為電視裝置(也稱為電視或電視接收器)、計(jì)算機(jī)等的監(jiān)視器、如數(shù)碼相機(jī)或數(shù)碼攝像機(jī)的影像拍攝裝置、數(shù)碼相框、移動(dòng)電話機(jī)(也稱為蜂窩式電話或移動(dòng)電話器件)、便攜式游戲機(jī)、便攜式信息終端、聲音再現(xiàn)裝置以及大尺寸游戲機(jī)(如彈珠機(jī))。將描述各包括在上述實(shí)施方式中描述的顯示裝置的電子裝置的實(shí)施方式。圖20A示出便攜式信息終端，其包括主體3001、機(jī)殼3002、顯示部3003a及3003b等。顯示部3003b為具有觸碰輸入功能的面板。通過觸碰顯示在顯示部3003b上的鍵盤按鍵3004，可操作屏幕，并可輸入文字。不用說，顯示部3003a可為具有觸碰輸入功能的面板。實(shí)施方式8中描述的液晶面板或有機(jī)發(fā)光面板使用實(shí)施方式I至7中描述的晶體管作為開關(guān)元件加以制造，并應(yīng)用于顯示部3003a或3003b，由此可得到便攜式信息終端。圖20A所示的便攜式信息終端可具有顯示各種信息(如靜止圖像、運(yùn)動(dòng)圖像以及文字圖像)的功能；在顯示部上顯示日歷、日期、時(shí)間以及之類的功能；操作或編輯顯示在顯示部上的信息的功能；通過各種軟件(程序)控制處理的功能；等。此外，外部連接端子(諸如耳機(jī)端子或USB端子)、存儲(chǔ)媒質(zhì)插入部等可設(shè)置在機(jī)殼的背表面或側(cè)表面上。圖20A所示的便攜式信息終端可無線傳送并接收數(shù)據(jù)。通過無線通訊，可從從電子書服務(wù)器購買并下載想要的書數(shù)據(jù)等。此外，圖20A所示的便攜式信息終端的兩個(gè)顯示部3003a及3003b之一可如圖20B所示拆卸。顯示部3003a可為具有觸碰輸入功能的面板，這可當(dāng)被攜帶時(shí)貢獻(xiàn)于重量的進(jìn)一步的減少及方便性，因?yàn)榭捎梢恢皇诌M(jìn)行操作并由另一只手支撐著機(jī)殼3002。此外，當(dāng)圖20B所示的機(jī)殼3002可裝有天線、麥克風(fēng)功能或無線通訊功能，供用為移動(dòng)電話。圖20C示出移動(dòng)電話的一實(shí)施方式。圖20C所示的移動(dòng)電話5005設(shè)有并入一機(jī)殼中的顯示部5001、附接至鉸鏈5002的顯示面板5003、操作按鈕5004、揚(yáng)聲器、麥克風(fēng)等。
在圖20C所示的移動(dòng)電話5005中，滑動(dòng)顯示面板5003以重疊于顯示部5001，且顯示面板5003亦用作具有透光性的蓋子。顯示面板5003為包括具有實(shí)施方式8中的圖19B所示的雙發(fā)射結(jié)構(gòu)的發(fā)光元件的顯示面板，其中經(jīng)過與襯底側(cè)相反的表面及襯底側(cè)上的表面提取光發(fā)射。由于使用具有雙發(fā)射結(jié)構(gòu)的發(fā)光元件作為顯示面板5003，也可在重疊于顯示部5001的狀態(tài)下進(jìn)行顯示；因此,顯示部5001及顯示面板5003可進(jìn)行顯示且使用者可觀看這兩個(gè)顯示器。顯示面板5003具有透光性并且可看到超出顯示面板的景像。例如，當(dāng)在顯示部5001上顯示地圖并使用顯示面板5003顯示使用者的位置點(diǎn)時(shí)，可清楚認(rèn)出目前位置。此外，在移動(dòng)電話5005設(shè)有圖像傳感器以用為電視電話的情況下，可在顯示出多個(gè)面孔的同時(shí)與多人交談；因此，可進(jìn)行電視會(huì)議等。例如，當(dāng)在顯示面板5003上顯示一人的面孔或多人的面孔并進(jìn)一步在顯示部5001上顯示另一個(gè)人的面孔時(shí)，使用者可在看著這兩或更多人的面孔的同時(shí)進(jìn)行對(duì)話。

當(dāng)以手指等觸碰顯示面板5003上所顯示的觸碰輸入按鈕5006時(shí)，可將數(shù)據(jù)輸入到移動(dòng)電話5005中。另外，可通過滑動(dòng)顯示面板5003并以手指等觸碰操作按鈕5004來進(jìn)行諸如打電話或?qū)懶诺牟僮?。圖20D示出電視裝置9600的一實(shí)施方式。在電視裝置9600中，顯示部9603系納入機(jī)殼9601中。顯示部9603可顯示圖像。在此，由設(shè)有CPU的支架9605支撐機(jī)殼9601。當(dāng)將實(shí)施方式I至7中任一所述的晶體管應(yīng)用于顯示部9603時(shí)，可得到電視裝置9600?？梢岳脵C(jī)殼9601的操作開關(guān)或分開的遙控操作機(jī)來操作電視裝置9600。此外，遙控操作機(jī)可設(shè)有顯示部，以顯示從遙控操作機(jī)輸出的數(shù)據(jù)。注意，電視裝置9600設(shè)有接收器、調(diào)制解調(diào)器等。通過使用接收器，可接收一般電視廣播。再者，當(dāng)電視裝置有線或無線經(jīng)由調(diào)制解調(diào)器連接到通訊網(wǎng)絡(luò)時(shí)，可進(jìn)行單道(從傳送器至接收器)或雙道(傳送器與接收器之間、諸多接收器之間等)信息通訊。此外，電視裝置9600設(shè)有外部連結(jié)端子9604、存儲(chǔ)媒質(zhì)記錄及再生部9602以及外部存儲(chǔ)器槽。外部連結(jié)端子9604可連接到如USB電纜的各種電纜，使得與個(gè)人計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)通訊變成可行。碟型存儲(chǔ)媒質(zhì)系插入到存儲(chǔ)媒質(zhì)記錄及再生部9602中，并且可進(jìn)行存儲(chǔ)在存儲(chǔ)媒質(zhì)中的數(shù)據(jù)讀取及至存儲(chǔ)媒質(zhì)的數(shù)據(jù)寫入。另外，可在顯示部9603上顯示插入到外部存儲(chǔ)器槽的外部存儲(chǔ)器9606中存儲(chǔ)為數(shù)據(jù)的圖案、視頻等。在本實(shí)施方式中描述的方法、結(jié)構(gòu)以及之類可與其它實(shí)施方式中描述的任一方法、結(jié)構(gòu)等適當(dāng)?shù)亟Y(jié)合。符號(hào)說明101:襯底，102:氧化物絕緣膜，103a:氧化物半導(dǎo)體膜，103b:氧化物半導(dǎo)體膜，103c:氧化物半導(dǎo)體膜，104a:氧化物半導(dǎo)體膜，104b:氧化物半導(dǎo)體膜，104c:氧化物半導(dǎo)體膜，105:氧化物半導(dǎo)體疊層，105a:氧化物半導(dǎo)體膜，105b:氧化物半導(dǎo)體膜，105c:氧化物半導(dǎo)體膜，106:電極，107:柵極絕緣膜，108:柵電極，109:絕緣膜，113a:氧化物半導(dǎo)體膜，113b:氧化物半導(dǎo)體膜，113c:氧化物半導(dǎo)體膜，114a:氧化物半導(dǎo)體膜，114b:氧化物半導(dǎo)體膜，114c:氧化物半導(dǎo)體膜，115:氧化物半導(dǎo)體疊層，115a:氧化物半導(dǎo)體膜，115b:氧化物半導(dǎo)體膜，115c:氧化物半導(dǎo)體膜，116:電極，117:柵極絕緣膜，118:柵電極，119:絕緣膜，120:布線，123b:氧化物半導(dǎo)體膜，123c:氧化物半導(dǎo)體膜，124b:氧化物半導(dǎo)體膜，124c:氧化物半導(dǎo)體膜，125:氧化物半導(dǎo)體疊層，125b:氧化物半導(dǎo)體膜，125c:氧化物半導(dǎo)體膜，126:電極，127:柵極絕緣膜，128:柵電極，129:絕緣膜，133b:氧化物半導(dǎo)體膜，133c:氧化物半導(dǎo)體膜，134b:氧化物半導(dǎo)體膜，134c:氧化物半導(dǎo)體膜，135:氧化物半導(dǎo)體疊層，135b:氧化物半導(dǎo)體膜，135c:氧化物半導(dǎo)體膜，136:電極，137:柵極絕緣膜，138:柵電極，139:絕緣膜，147a:柵極絕緣膜，147b:柵極絕緣膜，148a:柵電極，148b:柵電極，602:柵極布線，603:柵極布線，616:源電極或漏電極，628:晶體管，629:晶體管，651:液晶元件，652:液晶元件，690:電容布線，2000:晶體結(jié)構(gòu)，2001:晶體結(jié)構(gòu)，3001:主體，3002:機(jī)殼，3003a:顯示部，3003b:顯示部，3004:鍵盤按鍵，5001:顯示部，5002:鉸鏈，5003:顯示面板，5004:操作按鈕，5005:移動(dòng)電話，5006:觸碰輸入按鈕，5300:襯底，5301:像素部，5302:掃描線驅(qū)動(dòng)電路，5303:掃描線驅(qū)動(dòng)電路，5304:信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路，6400:像素，6401:開關(guān)晶體管，6402:驅(qū)動(dòng)晶體管，6403:電容器，6404:發(fā)光元件，6405:信號(hào)線，6406:掃描線，6407:電源線，6408:公共電極，7001:發(fā)光元件驅(qū)動(dòng)晶體管，7002:發(fā)光元件，7003:電極，7004:EL層，7005:電極，7009:隔墻，7010:襯底，7011:發(fā)光元件驅(qū)動(dòng)晶體管，7012:發(fā)光元件，7014:EL層，7015:電極，7016:膜，7017:電極，7019:隔墻，7020:襯底，7021:發(fā)光元件驅(qū)動(dòng)晶體管，7022:發(fā)光元件，7024:EL層，7025:電極，7027:電極，7029:隔墻，7030:氧化物絕緣膜，7031:柵極絕緣膜，7032:絕緣膜，7033:濾色層，7034:外套層，7035:保護(hù)絕緣膜，7040:氧化物絕緣膜，7041:柵極絕緣膜，7042:絕緣膜，7051:柵極絕緣膜，7052:保護(hù)絕緣膜，7053:平整化絕緣膜，7055:絕緣膜，9600:電視裝置，9601:機(jī)殼，9602:存儲(chǔ)媒質(zhì)記錄及再生部，9603:顯示部，9604:外部連結(jié)端子，9605:支架，9606:外部存儲(chǔ)器。 本申請(qǐng)基于2010年11月30日提交到日本專利局的日本專利申請(qǐng)N0.2010-267901及2010年11月30 日提交到日本專利局的日本專利申請(qǐng)N0.2010-267896，通過引用將其完整內(nèi)容并入在此。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體裝置，包括: 第一絕緣膜； 與所述第一絕緣膜重疊的第二絕緣膜； 夾在所述第一絕緣膜與所述第二絕緣膜之間的半導(dǎo)體膜的疊層，該半導(dǎo)體膜的疊層包括: 第一氧化物半導(dǎo)體膜；和 接觸所述第一氧化物半導(dǎo)體膜并且夾在所述第一氧化物半導(dǎo)體膜與所述第二絕緣膜之間的第二氧化物半導(dǎo)體膜；以及 與所述半導(dǎo)體膜的疊層重疊的導(dǎo)電膜，它們之間夾有所述第二絕緣膜， 其中，所述第二氧化物半導(dǎo)體膜的氮濃度高于所述第一氧化物半導(dǎo)體膜的氮濃度。
2.—種半導(dǎo)體裝置，包括: 第一絕緣膜； 與所述第一絕緣膜重疊的第二絕緣膜； 夾在所述第一絕緣膜與所述第二絕緣膜之間的半導(dǎo)體膜的疊層，該半導(dǎo)體膜的疊層包括: 具有第一晶體結(jié)構(gòu)的第一氧化物半導(dǎo)體膜；和 具有第二晶體結(jié)構(gòu)的第二氧化物半導(dǎo)體膜，其接觸所述第一氧化物半導(dǎo)體膜并夾在所述第一氧化物半導(dǎo)體膜與所述第二絕緣膜之間；以及 與所述半導(dǎo)體膜的疊層重疊的導(dǎo)電膜，它們之間夾有所述第二絕緣膜， 其中，所述第一晶體結(jié)構(gòu)為非纖鋅礦結(jié)構(gòu)或非纖鋅礦結(jié)構(gòu)的變形結(jié)構(gòu)， 并且，所述第二晶體結(jié)構(gòu)為纖鋅礦結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體裝置， 其中，所述第一晶體結(jié)構(gòu)為YbFe2O4結(jié)構(gòu)、Yb2Fe3O7結(jié)構(gòu)、YbFe2O4結(jié)構(gòu)的變形結(jié)構(gòu)以及Yb2Fe3O7結(jié)構(gòu)的變形結(jié)構(gòu)之一。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體裝置， 其中，所述第二氧化物半導(dǎo)體膜的氮濃度高于所述第一氧化物半導(dǎo)體膜的氮濃度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，所述半導(dǎo)體膜的疊層還包括夾在所述第二氧化物半導(dǎo)體膜與所述第二絕緣膜之間的第三氧化物半導(dǎo)體膜， 其中，所述第二氧化物半導(dǎo)體膜的所述氮濃度高于所述第三氧化物半導(dǎo)體膜的氮濃度。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體裝置，所述半導(dǎo)體膜的疊層還包括夾在所述第二氧化物半導(dǎo)體膜與所述第二絕緣膜之間的具有第三晶體結(jié)構(gòu)的第三氧化物半導(dǎo)體膜， 其中，所述第三晶體結(jié)構(gòu)為非纖鋅礦結(jié)構(gòu)或非纖鋅礦結(jié)構(gòu)的變形結(jié)構(gòu)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體裝置， 其中，所述第一晶體結(jié)構(gòu)為YbFe2O4結(jié)構(gòu)、Yb2Fe3O7結(jié)構(gòu)、YbFe2O4結(jié)構(gòu)的變形結(jié)構(gòu)以及Yb2Fe3O7的變形結(jié)構(gòu)之一。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置， 其中，所述第一氧化物半導(dǎo)體膜具有三方晶或六方晶結(jié)構(gòu)膜。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述第一氧化物半導(dǎo)體膜具有三方晶或六方晶結(jié)構(gòu)膜。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置， 其中，所述第一氧化物半導(dǎo)體膜及所述第二氧化物半導(dǎo)體膜為非單晶體，并包括非晶區(qū)域和具有C軸取向的結(jié)晶區(qū)域。
11.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體裝置， 其中所述第一氧化物半導(dǎo)體膜及所述第二氧化物半導(dǎo)體膜為非單晶體，并包括非晶區(qū)域和具有c軸取向的結(jié)晶區(qū)域。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置， 其中，所述第一氧化物半導(dǎo)體膜包含鋅、銦或鎵。
13.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體裝置， 其中，所述第一氧化物半導(dǎo)體膜包含鋅、銦或鎵。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置， 其中，所述第二氧化物半導(dǎo)體膜為氧化鋅或氧氮化物半導(dǎo)體。
15.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體裝置， 其中，所述第二氧化物半導(dǎo)體膜為氧化鋅或氧氮化物半導(dǎo)體。
16.一種包括根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置的電子裝置。
17.—種包括根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體裝置的電子裝置。
18.一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，該方法包括如下步驟: 提供具有電絕緣頂表面的襯底； 在第一氣氛中在所述襯底上形成第一氧化物半導(dǎo)體膜； 在具有比所述第一氣氛更高濃度的氮的第二氣氛中在所述第一氧化物半導(dǎo)體膜上形成與其接觸的第二氧化物半導(dǎo)體膜； 對(duì)所述第一氧化物半導(dǎo)體膜及所述第二氧化物半導(dǎo)體膜進(jìn)行熱處理，使所述第一氧化物半導(dǎo)體膜晶化而成第一晶體結(jié)構(gòu)，且所述第二氧化物半導(dǎo)體膜晶化而成與所述第一晶體結(jié)構(gòu)不同的第二晶體結(jié)構(gòu)， 其中，所述第二氧化物半導(dǎo)體膜的氮濃度高于所述第一氧化物半導(dǎo)體膜的氮濃度。
19.一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，該方法包括如下步驟: 提供具有電絕緣頂表面的襯底； 在第一氣氛中在所述襯底上形成第一氧化物半導(dǎo)體膜； 在具有比所述第一氣氛更高濃度的氮的第二氣氛中在所述第一氧化物半導(dǎo)體膜上形成與其接觸的第二氧化物半導(dǎo)體膜； 對(duì)所述第一氧化物半導(dǎo)體膜及所述第二氧化物半導(dǎo)體膜進(jìn)行熱處理，使所述第一氧化物半導(dǎo)體膜晶化而成第一晶體結(jié)構(gòu)，且所述第二氧化物半導(dǎo)體膜晶化而成第二晶體結(jié)構(gòu)，其中，所述第一晶體結(jié)構(gòu)為非纖鋅礦結(jié)構(gòu)或非纖鋅礦結(jié)構(gòu)的變形結(jié)構(gòu)， 并且，所述第二晶體結(jié)構(gòu)為纖鋅礦結(jié)構(gòu)。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法， 其中，所述第一晶體結(jié)構(gòu)為YbFe2O4結(jié)構(gòu)、Yb2Fe3O7結(jié)構(gòu)、YbFe2O4結(jié)構(gòu)的變形結(jié)構(gòu)以及Yb2Fe3O7的變形結(jié)構(gòu)之一。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中，所述第二氧化物半導(dǎo)體膜的氮濃度高于所述第一氧化物半導(dǎo)體膜的氮濃度。
22.根據(jù)權(quán)利要求18所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，還包括如下步驟: 在所述第二氧化物半導(dǎo)體膜上形成與其接觸的第三氧化物半導(dǎo)體膜；以及 對(duì)所述第三氧化物半導(dǎo)體膜進(jìn)行額外的熱處理，使所述第三氧化物半導(dǎo)體膜晶化而成第三晶體結(jié)構(gòu)， 其中，所述第二氧化物半導(dǎo)體膜的所述氮濃度高于所述第三氧化物半導(dǎo)體膜的氮濃度。
23.根據(jù)權(quán)利要求19所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，還包括如下步驟: 在所述第二氧化物半導(dǎo)體膜上形成與其接觸的第三氧化物半導(dǎo)體膜；以及 對(duì)所述第三氧化物半導(dǎo)體膜進(jìn)行額外的熱處理，使所述第三氧化物半導(dǎo)體膜晶化而成第三晶體結(jié)構(gòu)， 其中，所述第三晶體結(jié)構(gòu)為非纖鋅礦結(jié)構(gòu)或非纖鋅礦結(jié)構(gòu)的變形結(jié)構(gòu)。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法， 其中，所述第三晶體結(jié)構(gòu)為YbFe2O4結(jié)構(gòu)、Yb2Fe3O7結(jié)構(gòu)、YbFe2O4結(jié)構(gòu)的變形結(jié)構(gòu)以及Yb2Fe3O7的變形結(jié)構(gòu)之一。
25.根據(jù)權(quán)利要求18所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法， 其中，所述第一氧化物半導(dǎo)體膜具有三方晶或六方晶結(jié)構(gòu)膜。
26.根據(jù)權(quán)利要求19所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法， 其中，所述第一氧化物半導(dǎo)體膜具有三方晶或六方晶結(jié)構(gòu)膜。
27.根據(jù)權(quán)利要求18所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法， 其中，所述第一氧化物半導(dǎo)體膜及所述第二氧化物半導(dǎo)體膜為非單晶體，并包括非晶區(qū)域和具有c軸取向的結(jié)晶區(qū)域。
28.根據(jù)權(quán)利要求19所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法， 其中，所述第一氧化物半導(dǎo)體膜及所述第二氧化物半導(dǎo)體膜為非單晶體，并包括非晶區(qū)域和具有c軸取向的結(jié)晶區(qū)域。
29.根據(jù)權(quán)利要求18所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法， 其中，所述第一氧化物半導(dǎo)體膜包含鋅、銦或鎵。
30.根據(jù)權(quán)利要求19所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法， 其中，所述第一氧化物半導(dǎo)體膜包含鋅、銦或鎵。
31.根據(jù)權(quán)利要求18所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法， 其中，所述第二氧化物半導(dǎo)體膜為氧化鋅或氧氮化物半導(dǎo)體。
32.根據(jù)權(quán)利要求19所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法， 其中，所述第二氧化物半導(dǎo)體膜為氧化鋅或氧氮化物半導(dǎo)體。
33.根據(jù)權(quán)利要求18所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法， 其中，通過濺射法接續(xù)形成所述第一氧化物半導(dǎo)體膜及所述第二氧化物半導(dǎo)體膜， 并且，在形成所述第一氧化物半導(dǎo)體膜之后，將氮引入形成室中以形成所述第二氧化物半導(dǎo)體膜。
34.根據(jù)權(quán)利要求19所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法， 其中，通過濺射法接續(xù)形成所述第一氧化物半導(dǎo)體膜及所述第二氧化物半導(dǎo)體膜，并且，在形成所述第一氧化物半導(dǎo)體膜之后，將氮引入形成室中以形成所述第二氧化物半導(dǎo) 體膜。
全文摘要
通過對(duì)將氧化物半導(dǎo)體膜用作溝道的晶體管給予穩(wěn)定的電特性來制造高可靠性半導(dǎo)體裝置。形成可通過熱處理具有第一晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜及可通過熱處理具有第二晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜而加以層疊，并接著進(jìn)行熱處理，由此通過將具有第二晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜作為晶種而發(fā)生晶體生長，以形成具有第一晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜。以此方式形成的氧化物半導(dǎo)體膜應(yīng)用于晶體管的有源層。
文檔編號(hào)H01L21/336GK103229304SQ20118005748
公開日2013年7月31日 申請(qǐng)日期2011年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月30日
發(fā)明者山崎舜平, 高橋正弘, 丸山哲紀(jì) 申請(qǐng)人:株式會(huì)社半導(dǎo)體能源研究所