导通状态，晶体管304_i成为导通状态，并且晶体管305_i成为截止状态。因此，将从布线 311」输出的信号供应到电路301_i+l的布线115和电路301_i-l的布线114。
[0077] 另外，输入到布线315和布线316中的一方或双方的信号的振幅电压优选大于输入 到N个布线311、布线312以及布线313中的至少一个的信号的振幅电压。
[0078]实施方式3 本实施方式对构成实施方式1或2所说明的电路的晶体管的一个例子进行说明。具体而 言，对使用氧化物半导体形成沟道区的晶体管的结构及制造工序的例子进行说明。
[0079]作为氧化物半导体，可以使用四元金属氧化物的In-Sn-Ga-Zn-O类氧化物半导体， 三元金属氧化物的In-Ga-Zn-O类氧化物半导体、In-Sn-Zn-O类氧化物半导体、In-Al-Zn-O 类氧化物半导体、Sn-Ga-Zn-O类氧化物半导体、Al-Ga-Zn-O类氧化物半导体、Sn-Al-Zn-O类 氧化物半导体，二元金属氧化物的In-Zn-O类氧化物半导体、Sn-Zn-O类氧化物半导体、Al-Zn-O类氧化物半导体、Zn-Mg-O类氧化物半导体、Sn-Mg-O类氧化物半导体、In-Mg-O类氧化 物半导体，In-O类氧化物半导体、Sn-O类氧化物半导体、Zn-O类氧化物半导体等的氧化物半 导体。另外，也可以对上述氧化物半导体添加 Si〇2。
[0080] 另外，作为氧化物半导体，可以使用由InMO3(ZnO)m(HiM)且m不是自然数)表示的物 质。在此，M表示选自Ga、Al、Mn及Co中的一种或多种金属元素。例如，作为M，有Ga、Ga及AUGa 及Mn或Ga及Co等。在具有由InMO3(ZnO)m(HiX)且m不是自然数)表示的组成化学式的氧化物半 导体中，将具有作为M包含Ga的结构的氧化物半导体称为In-Ga-Zn-O类氧化物半导体，并且 将In-Ga-Zn-O类氧化物半导体的薄膜还称为In-Ga-Zn-O类膜。另外，本说明书所述的由In-Ga-Zn-O表示的氧化物半导体材料是InGa0 3(Zn0)m(m>0且m不是自然数），可以通过使用ICP-MS的或RBS的分析确认到m不是自然数。
[0081] 参照图IlA至图IlD说明使用氧化物半导体形成沟道区的晶体管的制造方法的一 个例子。
[0082] 图IIA至图11D示出晶体管的截面结构的一个例子。图11A至图11D所示的晶体管 410是底栅沟道蚀刻型晶体管。
[0083] 另外，图IlA至图IlD示出单栅结构的晶体管，但是根据需要也可以采用具有多个 沟道区的多栅的晶体管。
[0084]以下，使用图IIA至图11D说明在衬底400上制造晶体管410的工序。
[0085]首先，在具有绝缘表面的衬底400上形成导电膜之后，通过第一光刻工序形成栅电 极层411。
[0086]虽然对于可以用作具有绝缘表面的衬底400的衬底没有特别限制，但衬底对后面 将进行的热处理至少具有足够的耐热性是必要的。例如，可以使用包括钡硼硅酸盐玻璃或 铝硼硅酸盐玻璃等的玻璃衬底。当后面要进行的热处理的温度高时，优选使用其应变点为 730°C以上的玻璃衬底。
[0087]此外，也可以在衬底400与栅电极层411之间设置作为基底膜的绝缘膜。基底膜具 有防止杂质元素从衬底400扩散的功能，并且基底膜可以使用包括选自氮化硅膜、氧化硅 膜、氮氧化硅膜和氧氮化硅膜中的一种或多种膜的单层或叠层结构形成。
[0088]另外，栅电极层411可以形成为具有包括钼、钛、铬、钽、钨、铝、铜、钕、钪等金属材 料或以这些金属材料为主要成分的合金材料的单层或叠层。
[0089]接着，在栅电极层411上形成栅极绝缘层402。
[0090]栅极绝缘层402可以通过等离子体CVD法或溅射法等形成为具有包括氧化硅层、氮 化硅层、氧氮化硅层、氮氧化硅层或氧化铝层的单层或叠层的结构。此外，作为栅极绝缘层 可以使用高k(High-k)材料，例如氧化铪(HfO x)或氧化钽(TaOx)。将栅极绝缘层402的厚度设 定为IOOnm以上且500nm以下。当采用叠层结构形成栅极绝缘层402时，例如层叠厚度为50nm 以上且200nm以下的第一栅极绝缘层和厚度为5nm以上且300nm以下的第二栅极绝缘层。
[0091] 在本实施方式中，利用等离子体增强CVD法形成厚度为IOOnm以下的氧氮化硅层作 为栅极绝缘层402。
[0092] 另外，作为栅极绝缘层402也可以使用高密度等离子体装置形成氧氮化硅膜。在 此，高密度等离子体装置是指能够实现IX IO1Vcm3以上的等离子体密度的装置。例如，施加 3kW至6kW的微波功率产生等离子体，而形成绝缘膜。因为利用高密度等离子体装置得到的 绝缘膜可以形成为其厚度均匀，所以绝缘膜的台阶覆盖性优越。另外，由高密度等离子体装 置得到的绝缘膜可以精密地控制薄膜厚度。
[0093] 使用高密度等离子体装置而得到的绝缘膜与使用现有的平行平板型PCVD装置而 得到的绝缘膜很不相同，并且，在使用相同的蚀刻剂比较蚀刻速度的情况下，使用高密度等 离子体装置而得到的绝缘膜的蚀刻速度比使用现有的平行平板型PCVD装置而得到的绝缘 膜的蚀刻速度慢10%以上或20%以上，从而可以说使用高密度等离子体装置而得到的绝缘膜 是致密的膜。
[0094] 另外，由于通过在后面的工序中实现本征（i型)或实质上本征的氧化物半导体(高 纯度化了的氧化物半导体)对界面态或界面电荷非常敏感，所以氧化物半导体与栅极绝缘 层之间的界面很重要。由此，要求与高纯度化了的氧化物半导体接触的栅极绝缘层(GI)的 高质量化。从而，使用微波（2.45GHz )的高密度等离子体CVD可以形成致密的绝缘耐压高的 高质量的绝缘膜，因此是优选的。这是因为如下缘故:通过使高纯度化了的氧化物半导体与 高质量的栅极绝缘层密接，可以降低界面态并使界面特性良好。重要的是栅极绝缘层具有 与氧化物半导体的较低的界面态密度和有利的界面，以及作为栅极绝缘层具有有利的膜质 量。
[0095] 接着，在栅极绝缘层402上形成2nm以上且200nm以下厚的氧化物半导体膜430。氧 化物半导体膜430使用In-Ga-Zn-O类氧化物半导体膜或In-Zn-O类的氧化物半导体膜等。在 本实施方式中，使用In-Ga-Zn-O类氧化物半导体靶材并通过溅射法来形成氧化物半导体膜 430。该阶段的截面图相当于图11A。此外，可以在稀有气体(典型的是氩)气氛下、氧气氛下 或稀有气体(典型的是氩)及氧的混合气氛下通过溅射法形成氧化物半导体膜430。
[0096] 在此，使用包含In、Ga及Zn的金属氧化物革E材（In2〇3 :Ga2〇3: ZnO=I: 1:1 [摩尔数 比])并以如下条件下进行成膜，该条件是:衬底和靶材之间的距离是100mm;压力是0.2Pa; 直流(DC)功率是0.5kW;气氛是包含氩及氧(氩:氧=30sccm: 20sccm，氧流量比率40%)气氛。 此外，通过使用脉冲直流(DC)功率，可以减少当成膜时产生的粉状物质，膜厚度也变为均 匀，所以这是优选的。将In-Ga-Zn-O类膜的厚度设定为5nm以上且200nm以下。在本实施方式 中，作为氧化物半导体膜，使用In-Ga-Zn-O类金属氧化物靶材通过溅射法形成厚度为20nm 的In-Ga-Zn-O类膜。接着，通过第二光刻工序将氧化物半导体膜430加工为岛状氧化物半导 体层。
[0097]接着，进行氧化物半导体层的脱水化或脱氢化。进行脱水化或脱氢化的第一加热 处理的温度设定为400°C以上且750°C以下，优选为400°C以上且低于衬底的应变点。在此， 对加热处理装置之一的电炉引入衬底，在氮气氛下以450°C对氧化物半导体层进行一个小 时的加热处理，然后不使衬底暴露于大气以防止水、氢混入到氧化物半导体层，由此获得氧 化物半导体层431 (参照图11B)。
[0098] 注意，加热处理装置不局限于电炉，可以具备通过由电阻加热器等的加热器产生 的热传导或热辐射而对被处理对象进行加热的装置。例如，可以使用GRTA(Gas Rapid Thermal Anneal:气体快速热退火）装置、LRTA(Lamp Rapid Thermal Anneal:灯快速热退 火)装置等的RTA(Rapid Thermal Anneal:快速热退火)装置。LRTA装置是利用从如卤素灯、 金卤灯、氙弧灯、碳弧灯、高压钠灯或高压汞灯等的灯发出的光（电磁波)的辐射加热被处理 对象的装置。GRTA装置是使用高温的气体进行加热处理的装置。作为气体，使用即使进行加 热处理也不与被处理对象产生反应的惰性气体(如氩等的稀有气体或氮）。
[0099]例如，作为第一加热处理，也可以如下地进行GRTA，在该GRTA中，将衬底移动到加 热为650°C至700°C的高温的惰性气体中，加热几分钟，然后将衬底从加热为高温的惰性气 体中移动并取出。当采用GRTA时，可以进行短时间内的高温加热处理。
[0100]另外，在第一加热处理的气氛中，优选不使氮、诸如氦、氖、氩等的稀有气体或干燥 空气包含水、氢等。例如，在加热处理装置内所引入的氮或稀有气体(诸如氦、氖或氩等）的 纯度优选为6N(99.9999%)以上，更优选为7N(99.99999%)以上（即，杂质浓度优选为Ippm以 下，更优选为〇. Ippm以下）。
[0101]另外，也可以对加工成岛状氧化物半导体层之前的氧化物半导体膜430进行氧化 物半导体层的第一加热处理。在此情况下，在第一加热处理之后从加热装置拿出衬底，以进 行第二光刻工序。
[0102] 另外，在栅极绝缘层402中形成开口部时，开口部的形成也可以在对氧化物半导体 膜430进行脱水化或脱氢化处理之前或者之后进行。
[0103] 注意，这里的对氧化物半导体膜430的蚀刻不局限于湿法蚀刻，而也可以使用干法 蚀刻。
[0104] 作为用于氧化物半导体膜430的干法蚀刻的蚀刻气体，优选使用含氯的气体(例如 氯(Cl2)、三氯化硼(BCl 3)等）。
[0105] 作为用于氧化物半导体膜430的湿法蚀刻的蚀刻液，可以使用磷酸、醋酸以及硝酸 混合的溶液、过氧化氢氨混合物(3 Iwt. %的过氧化氢水:28wt. %的氨水:水=5:2:2 )等。另外， 可以使用IT0-07N(由日本关东化学株式会社制造）。
[0106] 接着，在栅极绝缘层402及氧化物半导体层431上形成金属导电膜。使用溅射法或 真空蒸镀法形成金属导电膜即可。作为金属导电膜的材料，可举出选自铝(A1)、铬(Cr)、铜 (Cu)、钽(Ta)、钛(Ti)、钼(Mo)、钨(W)、钕(Nd)、钪(Sc)中的元素；以任意这些元素为成分的 合金;或者组合任意这些元素的合金等。另外，也可以使用任意上述元素的氮化膜。此外，也 可以使用选自锰(Mn)、镁(Mg)、锆(Zr)、铍(Be)、钇(Y)中的任一种或多种的材料。另外，金属 导电膜可以采用单层结构或两层以上的叠层结构。例如，可以举出：包含硅的铝膜的单层结 构;在铝膜上层叠钛膜的两层结构;依次层叠钛膜、铝膜、钛膜的三层结构等。
[0107] 在形成金属导电膜之后进行加热处理的情况下，金属导电膜优选具有能够耐受该 加热处理的耐热性。
[0108]通过第三光刻工序在金属导电膜上形成抗蚀剂掩模，选择性地进行蚀刻来形成源 电极层415a、漏电极层415b，然后去除抗蚀剂掩模(参照图11C)。
[0109]在本实施方式中，将钛膜用作金属导电膜，将In-Ga-Zn-O类氧化物用作氧化物半 导体层431，并且将过氧化氢氨溶液(氨、水、过氧化氢水的混合液)用作蚀刻剂。
[0110]注意，在第三光刻工序中，氧化物半导体层431有时仅有一部分被蚀刻，而成为包 括槽部(凹部)的氧化物半导体层。
[0111]另外，为了缩减在光刻工序中使用的光掩模数量及工序数，也可以使用多色调掩 模来进行蚀刻工序，该多色调掩模是所透过的光具有多种强度的曝光掩模。使用多色调掩 模形成的抗蚀剂掩模具有多种厚度，并且通过进行灰化可以进一步改变其形状，所以可以 将多色调掩模用于将膜加工为不同图案的多个蚀刻工序。因此，可以利用一个多色调掩模 形成对应于至少两种以上的不同图案的抗蚀剂掩模。从而，可以缩减曝光掩模数，并还可以 缩减与其对应的光刻工序，所以可以实现工序的简化。
[0112]接着，进行使用一氧化二氮(N2〇)、氮(N2)或氩(Ar)等的气体的等离子体处理。通过 该等离子体处理去除附着在被露出的氧化物半导体层的表面上的水等。另外，还可以进行 使用氧和氩的混合气体的等离子体处理。
[0113]在进行等离子体处理后，以不接触于大气的方式形成与氧化物半导体层431的一 部分接触的成为保护绝缘膜的氧化物绝缘层416。
[0114] 将氧化物绝缘层416的厚度至少设定为Inm以上，并且可以适当地使用溅射法等的 防止水、氢等的杂质混入氧化物绝缘层416的方法来形成氧化物绝缘层416。如果氧化物绝 缘层416含有氢，该氢侵入到氧化物半导体层，从而使氧化物半导体层431的背沟道低电阻 化(具有N型导电型)而形成寄生沟道。因此，为了使氧化物绝缘层416尽量地不含有氢，作为 采用的成膜方法，不使用氢是重要的。
[0115] 在本实施方式中，通过溅射法形成用作氧化物绝缘层416的厚度为200nm的氧化硅 膜。将形成膜时的衬底温度设定为室温以上且300°C以下即可，在本实施方式中将该衬底温 度设定为l〇〇°C。通过溅射法进行的氧化硅膜的成膜可以在稀有气体(典型的是氩)气氛下、 氧气氛下或包含稀有气体(典型的是氩)及氧的气氛下进行。另外，作为靶材，可以使用氧化 硅靶材或硅靶材。例如，可以在包括氧及氮的气氛下使用硅靶材并通过溅射法来形成氧化 娃膜。
[0116]接着，在惰性气体气氛下、干燥空气气氛下或氧气体气氛下进行第二加热处理(优 选为200°C以上且400°C以下，例如为250°C以上且350°C以下）。例如，在氮气氛下进行250°C 且1小时的第二加热处理。通过进行第二加