在這種情況下，勢皇的高度（h)根據(jù)柵電壓和漏 電壓發(fā)生變化；在施加正的漏電壓的情況下，所述勢皇的高度（h)小于未施加電壓的圖20A 中的勢皇的高度，即帶隙（Eg)的1/2。
[0078] 在這種情況下，如圖21A所示，電子沿著處于柵極絕緣膜和高度純化的氧化物半 導(dǎo)體之間的界面處的能量穩(wěn)定的氧化物半導(dǎo)體的最低部分移動。
[0079] 在圖21B中，在向柵極（G1)施加負(fù)電位（反向偏置）時，作為少數(shù)載流子的空穴 的數(shù)量基本為零；因而電流值變成了極其接近零的值。
[0080] 例如，即使在所述薄膜晶體管具有1x104 ym的溝道寬度W和3y m的溝道長度時， 也能夠獲得1〇_13A或更低的截止電流以及0.lV/dec.的亞閾值（S值）（柵極絕緣膜的厚 度：100nm)〇
[0081] 如上所述，使所述氧化物半導(dǎo)體高度純化，從而盡可能地防止使其中含有并非是 所述氧化物半導(dǎo)體的主要成分的雜質(zhì)，由此能夠獲得薄膜晶體管的良好操作。
[0082] 盡管將薄膜晶體管110描述為單柵極薄膜晶體管，但是如果需要也可以形成包括 多個溝道形成區(qū)域的多柵極薄膜晶體管。
[0083] 在下文中，將參考圖1A到1E描述在襯底100之上制造薄膜晶體管110的過程。
[0084] 首先，在具有絕緣表面的襯底100之上形成導(dǎo)電膜，之后，通過第一光刻步驟形成 柵電極層111。優(yōu)選地，所形成的柵電極層的末端部分是漸縮的，因?yàn)檫@樣可以改善形成于 其上的柵極絕緣層的覆蓋。注意，可以通過噴墨法形成抗蝕劑掩模。通過噴墨法形成抗蝕 劑掩模將無需采用光掩模；因而可以降低制造成本。
[0085] 盡管對可以用作具有絕緣表面的襯底100的襯底沒有具體的限制，但是所述襯底 仍然必須具有至少足以耐受后面執(zhí)行的熱處理的耐熱性。可以采用由鋇硼硅酸鹽玻璃、鋁 硼硅酸鹽玻璃等的玻璃襯底。
[0086] 就玻璃襯底而言，如果后面執(zhí)行的熱處理的溫度高，那么優(yōu)選采用應(yīng)變點(diǎn)為730°C 或更高的玻璃襯底。就玻璃襯底而言，例如，采用諸如鋁硅酸鹽玻璃、鋁硼硅酸鹽玻璃或鋇 硼硅酸鹽玻璃的玻璃材料。注意，通過使含有的氧化鋇（BaO)的量高于氧化硼的量，能夠獲 得耐熱的并且更加實(shí)用的玻璃襯底。因此，優(yōu)選采用所含有的BaO比B203多的玻璃襯底。 [0087]注意，可以采用諸如陶瓷襯底、石英襯底或藍(lán)寶石襯底的由絕緣體形成的襯底來 代替上述玻璃襯底。替代地，可以采用晶化玻璃等。此外，替代地，在適當(dāng)時可以采用塑料 襯底等。
[0088] 可以在襯底100和柵電極層111之間提供作為基底膜的絕緣膜。所述基底膜具有 防止雜質(zhì)元素從襯底100擴(kuò)散的作用，并且可以將其形成為具有單層或者疊層結(jié)構(gòu)，所述 結(jié)構(gòu)包括氮化硅膜、氧化硅膜、氮氧化硅膜和氧氮化硅膜中的一者或多者。
[0089] 可以將柵電極層111形成為具有單層或疊層結(jié)構(gòu)，其采用金屬材料作為其主要成 分，所述金屬材料例如鉬、鈦、鉻、鉭、鎢、鋁、銅、釹、或鈧，或者包含這些材料中的任何材料 作為主要成分的合金材料。
[0090] 例如，對兩層結(jié)構(gòu)的柵電極層111而言，優(yōu)選采用在鋁層之上形成鉬層的兩層結(jié) 構(gòu)、在銅層之上形成鉬層的兩層結(jié)構(gòu)、在銅層之上形成氮化鈦層或氮化鉭層的兩層結(jié)構(gòu)、或 者在氮化鈦層之上形成鉬層的兩層結(jié)構(gòu)。對于三層結(jié)構(gòu)，優(yōu)選采用疊置了鎢層或氮化鎢層、 鋁和硅的合金或者鋁和鈦的合金的層、以及氮化鈦層或鈦層的疊層結(jié)構(gòu)。注意，可以采用透 光導(dǎo)電膜形成柵電極層。可以給出透光導(dǎo)電氧化物作為透光導(dǎo)電膜的例子。
[0091] 之后，在柵電極層111之上形成柵極絕緣層102。
[0092] 可以通過等離子體CVD法、或?yàn)R射法等將柵極絕緣層102形成為具有單層或疊層 結(jié)構(gòu)，其包括氧化硅層、氮化硅層、氧氮化硅層、氮氧化硅層、氧化鋁層、氮化鋁層、氧氮化鋁 層、氮氧化鋁層、或氧化鉿層。為了防止柵極絕緣層102含有大量的氫，優(yōu)選通過濺射法形 成柵極絕緣層102。在通過濺射法形成氧化硅膜時，采用硅靶或石英靶作為靶，并采用氧氣 或者氧氣和氬氣的混合氣體作為濺射氣體。
[0093] 柵極絕緣層102可以具有疊層結(jié)構(gòu)，在所述疊層結(jié)構(gòu)中，在柵電極層111之上按 順序疊置氮化硅層和氧化硅層。例如，可以通過這樣的方式形成具有l(wèi)〇〇nm的厚度的柵 極絕緣層，所述方式即，通過濺射法形成具有50nm到200nm(含端值）的厚度的氮化硅 層（SiNy(y>0))作為第一柵極絕緣層，并在所述第一柵極絕緣層之上形成具有5nm到 300nm(含端值）的厚度的氧化硅層（Si0x(x>0))作為第二柵極絕緣層?？梢愿鶕?jù)預(yù)期的 薄膜晶體管特性適當(dāng)?shù)卦O(shè)置柵極絕緣層的厚度。所述厚度可以大約為350nm到400nm。
[0094] 此外，為了使柵極絕緣層102和氧化物半導(dǎo)體膜120中盡可能少地含有氫、氫氧 根和濕氣，優(yōu)選在濺射設(shè)備的預(yù)加熱室中對其上形成了柵電極層111的襯底100或者其上 形成了直至柵極絕緣層102的多個層的襯底100預(yù)加熱，以此作為用于膜形成的預(yù)處理， 這樣被吸收到襯底100的諸如氫或濕氣的雜質(zhì)將被去除或排出。注意，該預(yù)加熱的溫度為 100°C(到400°C(含端值），優(yōu)選為150°C到300°C(含端值）。優(yōu)選采用低溫泵作為為預(yù) 加熱室提供的抽真空裝置。注意，可以省略這一預(yù)加熱處理。此外，可以在形成具有缺陷的 絕緣層116之前，以類似的方式對在其上形成了直至源電極層115a和漏電極層115b的多 個層的襯底100執(zhí)行該預(yù)加熱處理。
[0095]之后，在柵極絕緣層102之上形成具有2nm到200nm(含端值）的厚度的氧化物半 導(dǎo)體膜120 (參見圖1A)。
[0096] 注意，在通過濺射法形成氧化物半導(dǎo)體膜120之前，優(yōu)選通過其中引入了氬氣并 且生成等離子體的反派射（reversesputtering)去除附著至柵極絕緣層102的表面的灰 塵。反濺射是指這樣一種方法，在所述方法中，在不向靶側(cè)施加電壓的情況下，采用RF電源 在氬氣氛中向襯底側(cè)施加電壓，以在襯底附近生成等離子體，以修改表面。注意，可以采用 氮?dú)?、氦氣、氧氣等代替氬氣氛?br>[0097] 通過濺射法形成氧化物半導(dǎo)體膜120。對于氧化物半導(dǎo)體膜120,采用基于 In-Ga-Zn-0的膜、基于In-Sn-Zn-0的氧化物半導(dǎo)體膜、基于In-Al-Zn-0的氧化物半導(dǎo) 體膜、基于Sn-Ga-Zn-0的氧化物半導(dǎo)體膜、基于Al-Ga-Zn-0的氧化物半導(dǎo)體膜、基于 Sn-Al-Zn-0的氧化物半導(dǎo)體膜、基于In-Zn-0的氧化物半導(dǎo)體膜、基于Sn-Zn-0的氧化物 半導(dǎo)體膜、基于Al-Zn-0的氧化物半導(dǎo)體膜、基于In-0的氧化物半導(dǎo)體膜、基于Sn-0的氧 化物半導(dǎo)體膜、或者基于Zn-0的氧化物半導(dǎo)體膜。在這一實(shí)施例中，通過濺射法采用基于 In-Ga-Zn-0的金屬氧化物靶形成氧化物半導(dǎo)體膜120。此外，可以通過濺射法在稀有氣體 (通常為氬氣）氣氛、氧氣氣氛、或者稀有氣體（通常為氬氣）和氧氣的氣氛中形成氧化物 半導(dǎo)體膜120。在采用濺射法成膜的情況下，可以采用包含2wt%到10wt% (含端值）的 Si02的靶。
[0098] 在氧化物半導(dǎo)體膜120的形成過程中采用的濺射氣體優(yōu)選是高純度氣體，其中， 使諸如氫、水、氫氧根或氫化物的雜質(zhì)減少到能夠以ppm或ppb為單位表示其濃度的程度。[0099] 對于通過濺射法形成氧化物半導(dǎo)體膜120所采用的靶，可以采用包括氧化鋅作為 其主要成分的金屬氧化物靶?？梢圆捎玫慕饘傺趸锇械牧硪焕邮前↖n、Ga和Zn的 金屬氧化物革El(具有In203:Ga203:Zn0 = 1:1:1 [摩爾比]的成分比）。對于包括In、Ga和 Zn的金屬氧化物革E，可以采用具有In203:Ga203:Zn0 = 1:1:2[摩爾比]的成分比的革E或者 具有In203:Ga203:Zn0 = 1:1:4[摩爾比]的成分比的革E。所述金屬氧化物靶的填充系數(shù)為 90%到100% (含端值），優(yōu)選為95%到99.9% (含端值）。在采用具有高填充系數(shù)的金屬 氧化物靶的情況下，所形成的氧化物半導(dǎo)體膜具有高的密度。
[0100] 將所述襯底放置到處于降低的壓力下的處理室中，并將其加熱到低于400°c的溫 度。在去除處理室中殘余的濕氣的同時，引入去除了氫和濕氣的濺射氣體，以采用金屬氧化 物為靶在襯底100之上形成氧化物半導(dǎo)體膜120。為了去除處理室中殘余的濕氣，優(yōu)選采用 俘獲型真空泵。例如，優(yōu)選采用低溫泵、離子泵或鈦升華泵。抽真空裝置可以是設(shè)有冷阱的 渦輪泵。在采用低溫泵抽空的膜形成室中，例如，氫原子、包含氫原子的化合物（諸如H20)、 以及包含碳原子的化合物被排出。相應(yīng)地，能夠降低在該膜形成室中形成的氧化物半導(dǎo)體 膜中含有的雜質(zhì)的濃度。
[0101] 對于氧化物半導(dǎo)體膜的形成，不僅在用于形成氧化物半導(dǎo)體膜的處理室中，而且 在形成與所述氧化物半導(dǎo)體膜接觸的膜之前和之后的步驟所用的以及形成所述氧化物半 導(dǎo)體膜之前和之后的步驟所用的處理室中，均優(yōu)選采用諸如低溫泵的抽真空裝置，以防止 諸如處理室中殘余的濕氣的雜質(zhì)混合到氧化物半導(dǎo)體膜中。
[0102] 作為膜形成條件的例子，采用下述條件：襯底和靶之間的距離為100mm，壓力為 0. 6Pa，直流（DC)電源為0. 5kW，氣氛為氧氣氣氛（氧氣流量的比例為100% )。優(yōu)選采用脈 沖直流OC)電源，因?yàn)榭梢詼p少在膜形成過程中生成的粉末物質(zhì)（又被稱為顆粒或灰塵）， 并且能夠使膜厚度均勻。所述氧化物半導(dǎo)體膜優(yōu)選具有5nm到30nm(含端值）的厚度。注 意，所述氧化物半導(dǎo)體膜的厚度根據(jù)材料而發(fā)生變化；因此可以根據(jù)材料確定厚度。
[0103] 通過采用濺射法如上述形成氧化物半導(dǎo)體膜120,能夠獲得具有低氫濃度的氧化 物半導(dǎo)體膜。在本說明書中給出的氫濃度是通過二次離子質(zhì)譜法（SIMS)獲得的定量結(jié)果。
[0104] 濺射法的例子包括采用高