结构。
[0099] 在氧化物半导体膜110中，有时沟道区域110a的结晶性与低电阻区域11化、110c、 110d、110e、ll化及llOi不同。具体地，在氧化物半导体膜110中，沟道区域110a的结晶 性比低电阻区域11化、110(3、110(1、1106、11化及1101高。该是因为当对低电阻区域11化、 110(3、110(1、1106、11化及1101添加杂质元素时低电阻区域11化、110(3、110(1、1106、11化及 llOi会受到损伤而使结晶性降低的缘故。
[0100] 可WW单层或叠层使用氧化物绝缘膜或氮化物绝缘膜形成绝缘膜112。此外，为了 提高绝缘膜112与氧化物半导体膜110的界面特性，优选使用氧化物绝缘膜形成绝缘膜112 的至少与氧化物半导体膜110接触的区域。绝缘膜112例如可W使用氧化娃、氧氮化娃、氮 氧化娃、氮化娃、氧化侣、氧化給、氧化嫁或者Ga-化氧化物等，并且W叠层或单层设置。
[0101] 另外，通过作为绝缘膜112设置具有阻挡氧、氨、水等的效果的绝缘膜，能够防止 氧从氧化物半导体膜110扩散到外部，并能够防止氨、水等从外部侵入氧化物半导体膜 110。作为具有阻挡氧、氨、水等的效果的绝缘膜，可W举出氧化侣膜、氧氮化侣膜、氧化嫁 膜、氧氮化嫁膜、氧化锭膜、氧氮化锭膜、氧化給膜、氧氮化給膜等。
[0102]此外，通过作为绝缘膜112使用娃酸給化fSiOy)、添加有氮的娃酸給化fSiyOyN,)、 添加有氮的侣酸給化fAlyOyN,)、氧化給、氧化锭等hi曲-k材料，能够降低晶体管的栅极泄 漏电流。
[0103] 另外，通过使用由于加热而释放氧的氧化物绝缘膜作为绝缘膜112,可W经过加热 处理而使包含在绝缘膜112中的氧移到氧化物半导体膜110中。
[0104] 绝缘膜112的厚度例如可W为5nmW上且400nmW下、5nmW上且300nmW下、或 者lOnmW上且250nmW下。
[0105] 通过利用瓣射法、真空蒸锻法、脉冲激光沉积（PLD)法及热CVD法等，可W形成导 电膜114、导电膜116、导电膜122、导电膜124及导电膜126。导电膜114、导电膜116、导电 膜122、导电膜124及导电膜126例如可W使用选自侣、铭、铜、粗、铁、钢、镶、铁、钻、鹤中的 金属元素、W上述金属元素为成分的合金或组合上述金属元素的合金等形成。另外，还可W 使用选自铺和错中的一种或多种的金属元素。导电膜114、导电膜116、导电膜122、导电膜 124及导电膜126可W具有单层结构或两层W上的叠层结构。例如，可W举出包含娃的侣膜 的单层结构、包含铺的铜膜的单层结构、在侣膜上层叠铁膜的两层结构、在氮化铁膜上层叠 铁膜的两层结构、在氮化铁膜上层叠鹤膜的两层结构、在氮化粗膜或氮化鹤膜上层叠鹤膜 的两层结构、在包含铺的铜膜上层叠铜膜的两层结构、依次层叠铁膜、侣膜及铁膜的=层结 构W及依次层叠包含铺的铜膜、铜膜及包含铺的铜膜的=层结构等。另外，还可W使用组合 侣与选自铁、粗、鹤、钢、铭、钦、轨中的元素的一种或多种而形成的合金膜或氮化膜。
[0106] 此外，由于同时形成导电膜114及导电膜116,所W它们具有相同材料及相同叠层 结构。此外，由于同时形成导电膜122、导电膜124及导电膜126,所W它们具有相同材料及 相同叠层结构。
[0107] 导电膜114、导电膜116、导电膜122、导电膜124及导电膜126也可W使用铜锡氧 化物（IT0)、包含氧化鹤的铜氧化物、包含氧化鹤的铜锋氧化物、包含氧化铁的铜氧化物、包 含氧化铁的铜锡氧化物、铜锋氧化物、包含氧化娃的铜锡氧化物等透光导电材料。另外，还 可W采用上述透光导电材料与上述金属元素的叠层结构。
[010引导电膜114、导电膜116、导电膜122、导电膜124及导电膜126的厚度例如可w为 30nmW上且500nmW下或者lOOnmW上且400nmW下。
[0109] 绝缘膜118使用氮化绝缘膜。作为该氮化绝缘膜，可W使用氮化娃、氮氧化娃、氮 化侣、氮氧化侣等形成。绝缘膜118的氨浓度优选为lX1022atoms/cm3W上。另外，绝缘膜 118与氧化物半导体膜110的低电阻区域接触。由此，由于在氧化物半导体膜110中绝缘 膜118所包含的氨扩散到氧化物半导体膜110的低电阻区域中，所W低电阻区域的氨浓度 比氧化物半导体膜110的沟道区域高。
[0110] 可单层或叠层使用氧化物绝缘膜或氮化物绝缘膜形成绝缘膜120。绝缘膜 120例如可W使用氧化娃、氧氮化娃、氮氧化娃、氮化娃、氧化侣、氧化給、氧化嫁或者Ga-Zn 氧化物等，并且W单层或叠层设置。
[0111] 绝缘膜128优选具有阻挡来自外部的氨、水等的膜的功能。绝缘膜128例如可W 使用氮化娃、氮氧化娃、氧化侣等，并且W单层或叠层设置。
[011引绝缘膜118、绝缘膜120及绝缘膜128的厚度分别可W为30皿W上且500皿W下 或者lOOnmW上且400nmW下。
[0113] 〈半导体装置的结构2〉 接着，参照图5A至5D及图6详细地说明图1A至1D所示的半导体装置的其他结构。
[0114] 图5A是半导体装置所具有的晶体管100A的俯视图，图5B是半导体装置所具有的 电容元件150A的俯视图，图5C是沿着图5A的点划线X1-X2的截面图，图5D是沿着图5B 的点划线X3-X4的截面图。
[01巧]图5A及5C所示的晶体管100A包括；形成在衬底102上的绝缘膜104 ;绝缘膜104 上的导电膜106 ;绝缘膜104及导电膜106上的绝缘膜108 ;隔着绝缘膜108与导电膜106 重叠的氧化物半导体膜110 ;氧化物半导体膜110上的绝缘膜112 ;隔着绝缘膜112与氧化 物半导体膜110重叠的导电膜114 ;覆盖氧化物半导体膜110、绝缘膜112及导电膜114的 绝缘膜118 ;绝缘膜118上的绝缘膜120 ;通过设置在绝缘膜118及绝缘膜120中的开口部 140a连接于氧化物半导体膜110的导电膜122 及通过设置在绝缘膜118及绝缘膜120 中的开口部14化连接于氧化物半导体膜110的导电膜124。此外，也可W在晶体管100A上 设置覆盖绝缘膜120、导电膜122及导电膜124的绝缘膜128。
[011引在图5C中，导电膜106具有导电膜106a及导电膜106a上的导电膜10化的叠层 结构。绝缘膜108具有绝缘膜108a及绝缘膜108a上的绝缘膜108b的叠层结构。导电膜 114具有导电膜114a及导电膜114a上的导电膜114b的叠层结构。导电膜122具有导电膜 122a及导电膜122a上的导电膜12化的叠层结构。导电膜124具有导电膜124a及导电膜 124a上的导电膜124b的叠层结构。
[0117] 在晶体管100A中，导电膜106具有第一栅电极地称为底栅电极）的功能，导电膜 114具有第二栅电极(也称为顶栅电极）的功能，导电膜122具有源电极和漏电极中之一的 功能，导电膜124具有源电极和漏电极中之另一的功能。另外，在晶体管100A中，绝缘膜 108具有第一栅极绝缘膜的功能，绝缘膜112具有第二栅极绝缘膜的功能。
[0118] 在图5A及5C所示的晶体管100A采用在氧化物半导体膜110的上下具有用作栅 电极的导电膜的结构，该是与上面所说明的晶体管100之间不同。如晶体管100A所示，本 发明的一个方式的半导体装置也可W设置两个W上的栅电极。
[0119] 此外，图5B及抓所示的电容元件150A包括；形成在衬底102上的绝缘膜104;绝 缘膜104上的绝缘膜108 ;绝缘膜108上的绝缘膜112 ;绝缘膜112上的导电膜116 ;覆盖绝 缘膜108、绝缘膜112及导电膜116的绝缘膜118 ;绝缘膜118上的绝缘膜120 及在设置 于绝缘膜120中的开口部140c中隔着绝缘膜118与导电膜116重叠的导电膜126。此外， 也可W在电容元件150A上设置覆盖绝缘膜120及导电膜126的绝缘膜128。
[0120] 在图抓中，绝缘膜108具有绝缘膜108a及绝缘膜108a上的绝缘膜108b的叠层 结构。导电膜116具有导电膜116a及导电膜116a上的导电膜11化的叠层结构。导电膜 126具有导电膜126a及导电膜126a上的导电膜12化的叠层结构。
[0121] 电容元件150A是在一对电极之间夹持电介质的结构。更详细地说，一对电极中之 一个是导电膜116, 一对电极中之另一个是导电膜126,在导电膜116与导电膜126之间的 绝缘膜118被用作电介质。
[0122] 用作晶体管100A的第二栅电极的导电膜114及用作电容元件150A的一对电极中 之一个的导电膜116通过相同工序形成，它们的至少一部分形成在同一表面上。用作晶体 管100A的源电极及漏电极的导电膜122及导电膜124W及用作电容元件150A的一对电极 中之另一个的导电膜126通过相同工序形成，它们的至少一部分形成在同一表面上。
[0123] 如此，通过W同一工序形成用作晶体管100A及电容元件150A的各电极的导电膜， 可W减少制造成本。
[0124] 另外，在电容元件150A中，绝缘膜120具有开口部140c。由此，在绝缘膜118和绝 缘膜120层叠的绝缘膜中可W只使绝缘膜118用作电介质。通过采用上述结构，可W增大 电容元件150A的容量值。由此，可W增大显示装置的容量值。
[012引接着，图6示出沿着图5A所示的晶体管100A的点划线Y3-Y4狗道宽度方向）的 截面图。
[0126] 如图6所示，用作第二栅电极的导电膜114在设置于绝缘膜108及绝缘膜112中 的开口部139中连接于用作第一栅电极的导电膜106。由此，导电膜114及导电膜106被供 应相同电位。此外，也可W采用不设置开口部139而不使导电膜114与导电膜106连接的 结构。当不使导电膜114与导电膜106连接时，导电膜114及导电膜106也可W被供应不 同电位。
[0127] 如图6所示，氧化物半导体膜110与用作第一栅电极的导电膜106及用作第二栅 电极的导电膜114对置地设置，夹在用作栅电极的两个导电膜。用作第二栅电极的导电膜 114的沟道宽度方向的长度比氧化物半导体膜110的沟道宽度方向长，沟道宽度方向上的 整个氧化物半导体膜110隔着绝缘膜112被导电膜114覆盖。用作第二栅电极的导电膜 114及用作第一栅电极的导电膜106在绝缘膜108及绝缘膜112中的开口部139中互相连 接，由此，氧化物半导体膜110的沟道宽度方向的侧面中的一个隔着绝缘膜112与用作第二 栅电极的导电膜114对置。
[012引换句话说，在晶体管100A的沟道宽度方向上，在用作第一栅电极的导电膜106及 用作第二栅电极的导电膜114在用作第一栅极绝缘膜的绝缘膜108及用作第二栅极绝缘膜 的绝缘膜112中的开口部中互相连接的同时，隔着用作第一栅极绝缘膜的绝缘膜108及用 作第二栅极绝缘膜的绝缘膜112包围氧化物半导体膜110。
[0129] 通过采用上述结构，可W由用作第一栅电极的导电膜106及用作第二栅电极的导 电膜114的电场电性上包围晶体管lOOA所包括的氧化物半导体膜110。如晶体管lOOA所 示，可W将上述晶体管的器件结构称为surroundedchannel结构（s-channel结构，被包围 沟道结构)，该s-channel结构为如下；由第一栅电极及第二栅电极的电场电性上包围形成 有沟道区域的氧化物半导体膜。
[0130] 晶体管100A具有s-channel结构。因此，用作第一栅电极的导电膜106或用作第 二栅电极的导电膜114可W对氧化物半导体膜110高效率地施加用来使电子移动的电场， 由此，晶体管100A的电流驱动能力得到提高，从而可W获得高通态电流特性。另外，因为可 W提高通态电流，所W可W使晶体管100A微型化。此外，晶体管100A采用氧化物半导体膜 110被用作第一栅电极的导电膜106及用作第二栅电极的导电膜114包围的结构，由此可W 提局晶体管100A的机械强度。
[0131] 在晶体管100A的沟道宽度方向上，可W在没有形成开口部139的氧化物半导体膜 110的侧面中形成与开口部139不同的开口部。
[0132] 作为晶体管100A及电容元件150A所具有的绝缘膜104,可W使用与绝缘膜108的 材料相同的材料。在此，作为绝缘膜104,通过利用PECVD装置形成lOOnm厚的氮化娃膜。
[0133] 作为晶体管100A所具有的导电膜106,可W使用与导电膜114、122、124的材料相 同的材料。在此，作为导电膜106a，通过利用瓣射装置形成lOnm厚的氮化粗膜，作为导电膜 106b，通过利用瓣射装置形成300nm厚的铜膜。
[0134] 接着，参照图7A至图11A详细地说明图1A至1DW及图5A至抓所示的半导体装 置的其他结构。注意，图7A至图11A所示的半导体装置为图5A至5D所示的半导体装置的 变形例。
[0135] 图7A示出半导体装置所具有的晶体管100B的截面图，图7B示出半导体装置所具 有的电容元件150B的截面图。注意，晶体管100B及电容元件150B的俯视图分别与图5A 及5B所示的俯视图相同，在此省略。另外，图7C所示的晶体管100C、图7D所示的电容元件 150C、图8A所示的晶体管100D、图8B所示的电容元件150D、图8C所示的晶体管100E、图 8D所示的电容元件150E，图9A所示的晶体管100F、图9B所示的电容元件150F、图9C所示 的晶体管100G、图9D所示的电容元件150G的俯视图也分别与图5A及5B所示的俯视图相 同，在此省略。
[0136] 另外，在图7A至图11A所示的结构中，当具有与上面说明的功能相同的功能时有 时使用相同的阴影线，而不特别附加附图标记。
[0137] 〈半导体装置的结构3〉 图7A所示的晶体管100B与图5C所示的晶体管100A的不同之处在于导电膜114的形 状。具体地说，晶体管100B所具有的导电膜114是导电膜114a及导电膜114a上的导电膜 114b的叠层结构，其中导电膜114a的下端部与绝缘膜112的上端部一致或大致一致，并且 导电膜114b的下端部位于导电膜114a的上端部内侧。导电膜114b的端部的一部分具有 圆弧状。
[013引图7B所示的电容元件150B与图抓所示的电容元件150A的不同之处在于导电膜 116的形状。具体地说，电容元件150B所具有的导电膜116是导电膜116a及导电膜116a 上的导电膜11化的叠层结构，其中导电膜116a的下端部与绝缘膜112的上端部一致或大 致一致，并且导电膜11化的下端部位于导电膜116a的上端部内侧。
[0139] 通过采用图7A、7B所示的绝缘膜112及/或导电膜114、116的形状，可W提高绝 缘膜118的覆盖性。
[0140] 〈半导体装置的结构4〉 图7C所示的晶体管100C与图5C所示的晶体管100A的不同之处在于绝缘膜112的形 状。具体地说，在晶体管100C所具有的绝缘膜112中，绝缘膜112的下端部及上端部位于 导电膜114的下端部的外侧。就是说，晶体管100C具有绝缘膜112延伸到导电膜114的外 侦U。通过采用图7C所示的绝缘膜112的形状，可W使氧化物半导体膜110的沟道区域和绝 缘膜118相隔，从而可W抑制绝缘膜118所包含的氮、氨等进入氧化物半导体膜110的沟道 区域。
[0141] 图7D所示的电容元件150C与图抓所示的电容元件150A的不同之处在于绝缘膜 112的形状。具体地说，在电容元件150C所具有的绝缘膜112中，绝缘膜112的下端部及上 端部位于导电膜116的下端部的外侧。
[0142] 通过采用图7C、7D所示的绝缘膜112的形状，可W提高绝缘膜118的覆盖性。
[0143] 〈半导体装置的结构5〉 图8A所示的晶体管100D与图5C所示的晶体管100A的不同之处在于绝缘膜108及 绝缘膜112的结构。具体地说，图8A所示的晶体管100D所具有的绝缘膜108采用绝缘膜 108a、绝缘膜108b及绝缘膜108c的叠层结构。另外，图8A所示的晶体管100D所具有的绝 缘膜112采用绝缘膜112a及绝缘膜11化的叠层结构。
[0144] 图8B所示的电容元件150D与图5D所示的电容元件150A的不同之处在于绝缘膜 108及绝缘膜112的结构。具体地说，图8B所示的电容元件150D所具有的绝缘膜108采 用绝缘膜108a、绝缘膜108b及绝缘膜108c的叠层结构。另外，图8B所示的电容元件150D 所具有的绝缘膜112采用绝缘膜112a及绝缘膜11化的叠层结构。
[0145] 图8A及8B所示的绝缘膜108c及绝缘膜112a可W使用氮化氧化物的能级密度低 的氧化物绝缘膜而形成。注意，该氮化氧化物的能级密度有时可能会形成在价带顶的能量 (Ey_。,）和导带底的能量（Et_w)之间。作为在价带顶的能量（Ey_w)和导带底的能量化_。,） 之间的氮化氧化物的能级密度低的氧化物绝缘膜，可W使用氮氧化物的释放量少的氧氮化 娃膜或氮氧化物的释放量少的氧氮化侣膜等。另外，绝缘膜108c及绝缘膜112a的平均膜 厚度为0. 1皿W上且50皿W下或0. 5皿W上且10皿W下。
[0146]此外，在热脱附谱分析（TDS;ThermalDeso;rptionSpectroscopy)中，氮氧化物 的释放量少的氧氮化娃膜是氨释放量比氮氧化物的释放量多的膜，典型的是氨释放量为 1Xl〇is个/cm3W上且5X10I9个/cm3W下。注意，该氨释放量为在进行膜表面温度为50°C W上且650°CW下，优选为50°CW上且550°CW下的加热处理时的释放量。
[0147] 通过使用由于加热而释放氧的氧化物绝缘膜，可W形成绝缘膜108b及绝缘膜 112b。另外，绝缘膜108b及绝缘膜112b的平均膜厚度为5nmW上且lOOOnmW下或lOnm W上且500nmW下。
[0148] 作为由于加热而释放氧的氧化物绝缘膜的典型例子，有氧氮化娃膜、氧氮化侣膜 等。
[014引氮氧化物（N0x，x为0W上且2W下，优选为1W上且2W下)，典型的是N02或NO， 在绝缘膜108及绝缘膜112等中形成能级。该能级位于在氧化物半导体膜110的能隙中。 由此，当氮氧化物扩散在绝缘膜108与氧化物半导体膜110的界面、绝缘膜112与氧化物半 导体膜110的界面W及绝缘膜108与绝缘膜112的界面中，有时该能级在绝缘膜108、112的 一侧俘获电子。其结果，被俘获的电子留在绝缘膜108、绝缘膜112及氧化物半导体膜110 的界面附近，由此使晶体管的阔值电压向正方向漂移。
[0150] 另外，当进行加热处理时，氮氧化物与氨及氧起反应。当进行加热处理时，绝缘膜 108b、11化所包含的氮氧化物与绝缘膜108c、112a所包含的氨起反应，由此绝缘膜108b、 11化所包含的氮氧化物减少。因此，在绝缘膜108与氧化物半导体膜110的界面、绝缘膜 112与氧化物半导体膜110的界面W及绝缘膜108与绝缘膜112的界面中不容易俘获电子。
[0151] 通过使用在价带顶的能量（Ey_。,）和导带底的能量之间的氮化氧化物的能 级密度低的氧化物绝缘膜作为绝缘膜l〇8c、112a，可W降低晶体管的阔值电压的漂移，从而 可W降低晶体管的电特性的变动。
[0152] 通过进行晶体管的制造工序的加热处理，典型的是300°CW上且低于衬底应变点 的加热处理，绝缘膜1〇8、112在^1〇〇1(^下的￡51?测得的￡51?谱中观察到巧值为2.037 W上且2. 039W下的第一信号；g值为2. 001W上且2. 003W下的第二信号；W及g值为 1.964W上且1.966W下的第S信号。在X带的ESR测定中，第一信号与第二信号的分裂宽 度及第二信号与第S信号的分裂宽度大约为5mT。另外，g值为2. 037W上且2. 039W下的 第一信号、g值为2. 001W上且2. 003W下的第二信号化及g值为1. 964W上且1. 966W 下的第S信号的自旋密度的总和低于1Xl〇i8spins/cm3,典型为1X10"spins/cm3W上且低 于lXl〇i8spins/cm3。
[0153] 在100KW下的ESR谱中，g值为2. 037W上且2. 039W下的第一信号、g值为2. 001 W上且2. 003W下的第二信号化及g值为1. 964W上且1. 966W下的第S信号相当于起因 于氮氧化物（NOx，X为0W上且2W下，优选为1W上且2W下）的信号。作为氮氧化物的 典型例子，有一氧化氮、二氧化氮等。就是说，g值为2.037W上且2.039W下的第一信号、 g值为2. 001W上且2. 003W下的第二信号化及g值为1. 964W上且1. 966W下的第S信 号的自旋密度的总数越少，氧化物绝缘膜中的氮氧化物含量越少。
[0154] 另外，包含氮且缺陷量少的氧化物绝缘膜是通过利用SIMS测定的氮浓度为 6Xl〇2°atoms/cm3W下的膜。
[0155] 通过利用衬底温度为220°CW上、280°CW上或350°CW上且使用硅烷及一氧化二 氮的PECVD法而形成包含氮且缺陷量少的氧化物绝缘膜，来可W形成致密且硬度高的膜。
[0156] 〈半导体装置的结构6〉 图8C所示的晶体管100E与图5C所示的晶体管100A的不同之处在于绝缘膜112及导 电膜114的形状。具体地说，晶体管100E所具有的绝缘膜112的端部的一部分具有圆弧状。 另外，导电膜114a的下端部及上端部位于绝缘膜112的上端部的内侧。导电膜114b的下 端部位于导电膜114a的上端部的内侧。导电膜114a及导电膜114b的端部的一部分具有 圆弧状。
[0157] 图8D所示的电容元件150E与图抓所示的电容元件150A的不同之处在于绝缘膜 112及导电膜116的形状。具体地说，电容元件150E所具有的绝缘膜112的端部的一部分 具有圆弧状。另外，导电膜116a的下端部及上端部位于绝缘膜112的上端部的内侧。导电 膜11化的下端部位于导电膜116a的上端部的内侧。导电膜116a及导电膜11化的端部的 一部分具有圆弧状。
[015引〈半导体装置的结构7〉 图9A所示的晶体管100F与图5C所示的晶体管100A的不同之处在于绝缘膜112及导 电膜114的形状等。具体地说，晶体管100F所具有的绝缘膜112及导电膜114在截面上具 有矩形形状。另外，晶体管100F在氧化物半导体膜110与绝缘膜118之间具有绝缘膜117。
[0159] 图9B所示的电容元件150F与图抓所示的电容元件150A的不同之处在于绝缘膜 112及导电膜116的形状等。具体地说，电容元件150F所具有的绝缘膜112及导电膜116 在截面上也具有矩形形状。另外，电容元件150F在导电膜116与绝缘膜118之间具有