(57)【要約】      （修正有）【課題】水分による電気特性劣化が抑制された半導体装置および半導体装置の作製方法を提供する。【解決手段】トランジスタを覆う層間絶縁層に接して金属酸化物層１１８が位置する構造とし、金属酸化物層を、アモルファス構造を有する第１の金属酸化物層１１８ａと、多結晶構造を有する第２の金属酸化物層１１８ｂを含む積層構造とする。アモルファス構造を有する第１の金属酸化物層は、結晶粒界が存在せず、また、結晶状態の金属酸化物層と比較して格子間隔が広いため格子間に水分をトラップしやすい。多結晶構造を有する第２の金属酸化物層は、結晶粒界部分を除く結晶部分については緻密な構造を有しており、水分の透過性が非常に低い。このため、第１の金属酸化物層および第２の金属酸化物層を含む金属酸化物層が層間絶縁層に接する構造とすることにより、トランジスタ中への水分の侵入を効果的に防止できる。【選択図】図１
2018164102.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化物半導体層を有するトランジスタを有し、
前記トランジスタ上の第１の金属酸化物層を有し、
前記第１の金属酸化物層上の第２の金属酸化物層を有し、
前記第１の金属酸化物層は、アモルファス構造を有し、
前記第２の金属酸化物層は、多結晶構造を有することを特徴とする半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
半導体装置、および半導体装置の作製方法に関する。
【０００２】
なお、半導体装置とは、半導体特性を利用することで機能しうる装置全般を指し、電気光
学装置、半導体回路および電子機器は全て半導体装置である。
【背景技術】
【０００３】
半導体装置に用いられる薄膜トランジスタ（以下、単に「トランジスタ」と記載すること
もある。）は、外部からの水分侵入により生じる配線部分の腐食や薄膜トランジスタの電
気特性変動を防止するため、薄膜トランジスタ上には酸化珪素膜や窒化珪素膜などの絶縁
層が設けられている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
なお、本明細書中の「水分」とは、水、水蒸気、水分子、水素分子および水素原子を含む
総称として用いる。なお、例えば「水分の透過性が低い」という表現が用いられている場
合、これは「水、水蒸気、水分子、水素分子および水素原子のうちの１つ以上について透
過性が低い」と解釈する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−５９９３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
薄膜トランジスタへの水分侵入の防止効果を更に高める方法の１つとして、水分の透過性
が低い、結晶性を有する金属酸化物層を、絶縁層に接して位置する構造とする方法がある
。
【０００７】
しかし、結晶性を有する金属酸化物層は、各結晶粒の界面（グレインバウンダリーとも言
われる。）では、結晶格子における原子配列がずれている、若しくは連続性が損なわれて
いるため、結晶粒部分に比べて比較的広い格子間隔となっている。このため、結晶粒部分
については水分の透過性が非常に低いものの、結晶粒界部分は結晶粒部分と比較して水分
が比較的透過しやすい状態にある。
【０００８】
このような問題に鑑み、本明細書の一形態では、水分による電気特性劣化が抑制された半
導体装置を提供することを目的の１つとする。また、当該半導体装置の作製方法を提供す
ることを目的の１つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
薄膜トランジスタを覆う絶縁層に接して金属酸化物層が位置する構造とし、当該金属酸化
物層を、アモルファス構造（非晶質構造とも言う。）を有する第１の金属酸化物層および
多結晶（ポリクリスタルとも言う。）構造を有する第２の金属酸化物層を含む構造とする
。
【００１０】
アモルファス構造を有する第１の金属酸化物層は、結晶状態の金属酸化物層と比較して水
分が通りやすいものの、結晶粒界が存在しないため結晶粒界部分からの水分の侵入が無く
、また、格子間に水分をトラップしやすいという特性を有している。
【００１１】
また、多結晶構造を有する第２の金属酸化物層は、結晶粒界部分については結晶部分と比
較して幾分水分が侵入しやすいものの、結晶部分については緻密な構造を有しており、水
分の透過性が非常に低いという特性を有している。
【００１２】
このため、金属酸化物層を、アモルファス構造を有する第１の金属酸化物層および多結晶
構造を有する第２の金属酸化物層を含む構造とすることにより、第２の金属酸化物層で水
分の侵入を防止し、また、第２の金属酸化物層の結晶粒界部分を通して侵入した水分につ
いても、第１の金属酸化物層により侵入を防止する（または膜中に水分を取り込む）こと
ができる。そして、当該金属酸化物層を絶縁層に接して形成することで、更に水分の侵入
を防止できる。したがって、薄膜トランジスタへの水分の侵入を効果的に防止することが
できる。
【００１３】
すなわち、本発明の一態様は、半導体層、ゲート絶縁層、ゲート電極および、ソース電極
及びドレイン電極として機能する一対の電極を有するトランジスタと、トランジスタ上の
絶縁層と、絶縁層と接する金属酸化物層を有する構造であり、金属酸化物層は、アモルフ
ァス構造を有する第１の金属酸化物層と多結晶構造を有する第２の金属酸化物層を少なく
とも含む構造であることを特徴とする半導体装置である。
【００１４】
本発明の一態様に記載の構造とすることで、絶縁層と、第１の金属酸化物層および第２の
金属酸化物層を含む金属酸化物層により、薄膜トランジスタへの水分の侵入を効果的に防
止することができる。
【００１５】
なお、トランジスタ上の絶縁層、第１の金属酸化物層および第２の金属酸化物層の構成に
ついては、以下に示す２通りの構造とすることが好ましい。
【００１６】
１つめは、トランジスタ上に絶縁層が位置し、絶縁層上に第１の金属酸化物層が位置し、
第１の金属酸化物層上に第２の金属酸化物層が位置する構造である。当該構造では、外部
から侵入する水分は、まず第２の金属酸化物層によりブロックされる。次に、第２の金属
酸化物層の結晶粒界部分などの比較的水分が透過しやすい部分を通して侵入する水分は、
第１の金属酸化物層によりブロックされる、または第１の金属酸化物層中にトラップされ
る。そして、第１の金属酸化物層を透過して侵入する極微量の水分についても、絶縁層に
よりブロックされる。したがって、第２の金属酸化物層の外部に存在する水分がトランジ
スタに到達することを効果的に防止できる。
【００１７】
２つめは、トランジスタ上に第１の金属酸化物層が位置し、第１の金属酸化物層上に第２
の金属酸化物層が位置し、第２の金属酸化物層上に絶縁層が位置する構造である。当該構
造では、外部から侵入する水分に加え、仮に絶縁層を成膜する際に絶縁層中に水分が取り
込まれる、或いは第２の金属酸化物層と絶縁層の界面に水分が吸着された場合においても
、トランジスタと絶縁層の間には第１の金属酸化物層および第２の金属酸化物層が位置す
る構造であるため、絶縁層中に取り込まれた水分や第２の金属酸化物層と絶縁層の界面に
吸着された水分がトランジスタに到達することを効果的に防止できる。
【００１８】
また、半導体層を、酸化物半導体材料を含んでなる膜とすることにより、高い移動度を有
するトランジスタとすることができる。
【００１９】
また、本発明の一態様は、半導体層、ゲート絶縁層、ゲート電極およびソース電極及びド
レイン電極として機能する一対の電極を有するトランジスタを形成し、トランジスタ上に
絶縁層を形成し、絶縁層上にアモルファス構造を有する第１の金属酸化物層を形成し、第
１の金属酸化物層上に多結晶構造を有する第２の金属酸化物層を形成する工程を有するこ
とを特徴とする半導体装置の作製方法である。
【００２０】
本発明の一態様に記載の作製方法を用いることで、トランジスタへの水分の侵入防止効果
の高い半導体装置を作製することができる。
【００２１】
また、本発明の一態様は、半導体層、ゲート絶縁層、ゲート電極およびソース電極及びド
レイン電極として機能する一対の電極を有するトランジスタを形成し、トランジスタ上に
アモルファス構造を有する第１の金属酸化物層を形成し、第１の金属酸化物層上に多結晶
構造を有する第２の金属酸化物層を形成し、第２の金属酸化物層上に絶縁層を形成する工
程を有することを特徴とする半導体装置の作製方法である。
【００２２】
本発明の一態様に記載の作製方法を用いることで、外部から侵入する水分に加え、絶縁層
中に取り込まれた水分、および、第２の金属酸化物層と絶縁層の界面に吸着した（或いは
取り込まれた）水分の侵入防止効果の高い半導体装置を作製することができる。
【００２３】
なお、第１の金属酸化物層と前記第２の金属酸化物層を、同一装置内にて連続して成膜す
ることにより、第１の金属酸化物層および第２の金属酸化物層の層中への水分混入および
第１の金属酸化物層と第２の金属酸化物層の界面への水分の付着を抑制することができる
ため、好ましいと言える。
【００２４】
また、第１の金属酸化物層と前記第２の金属酸化物層を同一のターゲットを用いて成膜す
ることにより、基板を異なる成膜室に移動させることによる製造タクトの増加を抑制でき
る。また、金属酸化物層を成膜するのに必要なターゲットが１種類のみとなるため、製造
コストの増加を抑制できる。
【００２５】
また、半導体層として、酸化物半導体材料を含んでなる膜を形成することにより、高い移
動度を有するトランジスタを作製することができる。
【発明の効果】
【００２６】
金属酸化物層を、アモルファス構造を有する第１の金属酸化物層および多結晶構造を有す
る第２の金属酸化物層を含む構造とすることにより、第２の金属酸化物層で水分の侵入を
防止し、また、第２の金属酸化物層の結晶粒界部分を通して侵入した水分についても、第
１の金属酸化物層により侵入を防止する（または膜中に水分を取り込む）ことができる。
そして、当該金属酸化物層を絶縁層に接して形成することで、更に水分の侵入を防止でき
る。したがって、水分による電気特性劣化が抑制された半導体装置を提供できる。また、
当該半導体装置の作製方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一態様に係る半導体装置の構成を説明する図。
【図２】本発明の一態様に係る半導体装置の作製方法を説明する図。
【図３】本発明の一態様に係る半導体装置の作製方法を説明する図。
【図４】本発明の一態様に係る半導体装置の作製方法を説明する図。
【図５】本発明の一態様に係る半導体装置の構成を説明する図。
【図６】本発明の一態様に係る半導体装置の構成を説明する図。
【図７】本発明の一態様に係る半導体装置を用いた電子機器の一例を説明する図。
【図８】本発明の一態様に係る半導体装置の断面状態を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下では、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。ただし、本発明は
以下の説明に限定されず、その形態および詳細を様々に変更し得ることは、当業者であれ
ば容易に理解される。また、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈さ
れるものではない。
【００２９】
以下に説明する実施の形態において、同じものを指す符号は異なる図面間で共通して用い
る場合がある。なお、図面において示す構成要素、すなわち層や領域等の厚さ幅、相対的
な位置関係等は、実施の形態において説明する上で明確性のために誇張して示される場合
がある。
【００３０】
なお、本明細書等における「第１」、「第２」などの序数詞は、構成要素の混同を避ける
ために付すものであり、数的に限定するものではないことを付記する。
【００３１】
また、本明細書等において「電極」や「配線」という用語は、これらの構成要素を機能的
に限定するものではない。例えば、「電極」は「配線」の一部として用いられることがあ
り、その逆もまた同様である。さらに、「電極」や「配線」という用語は、複数の「電極
」や「配線」が一体となって形成されている場合なども含む。
【００３２】
また、「ソース」や「ドレイン」の機能は、異なる極性のトランジスタを採用する場合や
、回路動作において電流の方向が変化する場合などには入れ替わることがある。このため
、本明細書等においては、「ソース」や「ドレイン」という用語は、入れ替えて用いるこ
とができるものとする。
【００３３】
また、本明細書等において、平均面粗さ（Ｒａ）とは、ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１：２００１
（ＩＳＯ４２８７：１９９７）で定義されている算術平均粗さ（Ｒａ）を、曲面に対して
適用できるよう三次元に拡張したものであり、基準面から指定面までの偏差の絶対値を平
均した値で表現でき、以下の数式（１）にて定義される。
【００３４】
【数１】
2018164102.tif 000003
【００３５】
ここで、指定面とは、粗さ計測の対象となる面であり、座標（ｘ１，ｙ１，ｆ（ｘ１，ｙ
１）），（ｘ１，ｙ２，ｆ（ｘ１，ｙ２）），（ｘ２，ｙ１，ｆ（ｘ２，ｙ１）），（ｘ
２，ｙ２，ｆ（ｘ２，ｙ２））の４点で表される四角形の領域とし、指定面をｘｙ平面に
投影した長方形の面積をＳ０、基準面の高さ（指定面の平均の高さ）をＺ０とする。Ｒａ
は原子間力顕微鏡（ＡＦＭ：Ａｔｏｍｉｃ  Ｆｏｒｃｅ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）にて測
定可能である。
【００３６】
（実施の形態１）
本実施の形態は、本発明の一態様であるトランジスタを有する半導体装置およびその作製
方法について、図１乃至図５を用いて説明する。
【００３７】
＜本実施の形態における半導体装置の構成＞
図１は、コプラナー型であるトップゲート・トップコンタクト構造のトランジスタを有す
る半導体装置の上面図および断面図である。図１（Ａ）はトランジスタの上面図であり、
図１（Ｂ）は図１（Ａ）の一点鎖線Ａ−Ｂ部分に対応する断面である。なお、図１（Ａ）
はトランジスタの構造を分かり易くするため、一部の構成要素を省略している。
【００３８】
図１（Ｂ）に示すように、トランジスタ１５０は、基板１００と、基板１００上に設けら
れた下地絶縁層１０２と、下地絶縁層１０２上に設けられた高抵抗領域１０６ａおよび低
抵抗領域１０６ｂを有する半導体層１０６と、半導体層１０６上に設けられたゲート絶縁
層１０８と、ゲート絶縁層１０８を介して半導体層１０６と重畳して設けられたゲート電
極１１０と、ゲート電極１１０の側面と接して設けられた側壁絶縁層１１２と、半導体層
１０６と接して設けられた一対の電極１１４と、を有している。また、トランジスタ１５
０上に、ゲート電極１１０、側壁絶縁層１１２および一対の電極１１４を覆って設けられ
た絶縁層１１６と、絶縁層１１６上に設けられた、第１の金属酸化物層１１８ａおよび第
２の金属酸化物層１１８ｂを有する金属酸化物層１１８と、絶縁層１１６、第１の金属酸
化物層１１８ａおよび第２の金属酸化物層１１８ｂに設けられた開口部を介して一対の電
極１１４と電気的に接続された配線１２０と、を有している。
【００３９】
本実施の形態の構造は、トランジスタ１５０のチャネル領域が形成される半導体層１０６
上に、絶縁層１１６および金属酸化物層１１８が位置し、金属酸化物層１１８が第１の金
属酸化物層１１８ａおよび第２の金属酸化物層１１８ｂの積層構造であることが、構造的
な特徴である。
【００４０】
絶縁層１１６は、絶縁層１１６より上に形成された導電層（本実施の形態における配線１
２０。）と絶縁層１１６より下に形成された導電層（本実施の形態におけるゲート電極１
１０および一対の電極１１４。）の間で寄生容量が極力生じないように、比誘電率の低い
絶縁材料で構成される。なお、当該絶縁層を無機材料で形成することにより、外部から半
導体層１０６に侵入する水分に対して高いバリア性を具備できる。
【００４１】
第１の金属酸化物層１１８ａは、アモルファス構造を有する金属酸化物層を用いる。アモ
ルファス構造を有する金属酸化物層は結晶粒界が存在せず、また、結晶状態の金属酸化物
層と比較して格子間隔が広いため、格子間に水分をトラップしやすいという特性を有して
いる。
【００４２】
第２の金属酸化物層１１８ｂは、多結晶構造を有する金属酸化物層を用いる。多結晶構造
を有する金属酸化物層は、結晶粒界部分を除く結晶部分については緻密な構造を有してお
り、水分の透過性が非常に低い、という特性を有している。
【００４３】
したがって、半導体装置を上述の構造とすることにより、外部からトランジスタ１５０へ
の水分の侵入を効果的に防止することができるため、本実施の形態の構造を有する半導体
装置は、外部からの水分の侵入に起因した電気的特性の変動を抑制することができる。
【００４４】
なお、図１に示すトランジスタは、ゲート電極１１０をマスクとして用い、自己整合的に
半導体層１０６の低抵抗領域１０６ｂ（半導体層１０６のうち、ソース電極やドレイン電
極として機能する一対の電極１１４と接続される領域。ソース領域やドレイン領域とも表
現できる。）および高抵抗領域１０６ａ（半導体層１０６のうち、チャネル部が形成され
る領域を一部に含む領域。チャネル形成領域などとも表現できる。）を形成することがで
きる。そのため、微細なトランジスタを得ることができる。加えて、フォトリソグラフィ
工程などによって高抵抗領域１０６ａおよび低抵抗領域１０６ｂを形成する場合と比較し
て、コストの削減や歩留まりの向上が可能となる。また、低抵抗領域１０６ｂとゲート電
極１１０の重畳部分がほとんど無いため、重畳部分での寄生容量がほとんど（或いは全く
）生じず、トランジスタの高速動作が可能となる。
【００４５】
また、図１に示すトランジスタは、トランジスタがオン状態のときには、低抵抗領域１０
６ｂを介して、一対の電極１１４の一方から高抵抗領域１０６ａに電流が流れることにな
る。低抵抗領域１０６ｂを介することで、チャネル長の小さい微細なトランジスタにおい
てもホットキャリア劣化などの劣化を抑制でき、信頼性を高めることができる。
【００４６】
なお、図１に示すトランジスタでは、半導体層１０６における側壁絶縁層１１２と重畳す
る領域を低抵抗領域１０６ｂに含めているが、これに限定されない。例えば、半導体層１
０６における側壁絶縁層１１２と重畳する領域を高抵抗領域１０６ａに含めても構わない
。このような構造とすることで、前述のホットキャリア劣化などの劣化をさらに低減する
ことができる。このような構造とする場合、ゲート電極１１０および側壁絶縁層１１２を
マスクとして用い、自己整合的に半導体層１０６に低抵抗領域１０６ｂおよび高抵抗領域
１０６ａを形成すればよい。
【００４７】
＜本実施の形態における半導体装置の作製方法＞
図１に記載されたトランジスタの作製方法を、図２乃至図４を用いて説明する。
【００４８】
まず、基板１００上に下地絶縁層１０２を形成する（図２（Ａ）参照。）。
【００４９】
基板１００としては、アルミノシリケートガラス、アルミノホウケイ酸ガラス、バリウム
ホウケイ酸ガラスなどのガラス材料を用いる。量産する上では、基板１００は、第８世代
（２１６０ｍｍ×２４６０ｍｍ）、第９世代（２４００ｍｍ×２８００ｍｍ、または２４
５０ｍｍ×３０５０ｍｍ）、第１０世代（２９５０ｍｍ×３４００ｍｍ）等のマザーガラ
スを用いることが好ましい。マザーガラスは、処理温度が高く、処理時間が長いと大幅に
収縮するため、マザーガラスを使用して量産を行う場合、作製工程の加熱処理は、７００
℃以下、好ましくは４５０℃以下、さらに好ましくは３５０℃以下とすることが望ましい
。
【００５０】
下地絶縁層１０２は、ＰＥＣＶＤ法またはスパッタリング法を用いて５０ｎｍ以上６００
ｎｍ以下の膜厚で、酸化シリコン膜、酸化ガリウム膜、酸化アルミニウム膜、窒化シリコ
ン膜、酸化窒化シリコン膜、酸化窒化アルミニウム膜、または窒化酸化シリコン膜から選
ばれた一層またはこれらの積層膜を用いる。下地絶縁層１０２を形成することにより、後
の工程にて形成する半導体層１０６に、基板１００側から不純物が侵入することを抑制で
きる。なお、下地絶縁層１０２は必ずしも必要なものではなく、例えば、基板１００中の
含有不純物量が十分に少ない場合には、下地絶縁層１０２を設けない構成としてもよい。
【００５１】
なお、本明細書中において、酸化窒化シリコンなどの「酸化窒化物」とは、その組成とし
て、窒素よりも酸素の含有量が多いものを示す。また、窒化酸化シリコンなどの「窒化酸
化物」とは、その組成として、酸素よりも窒素の含有量が多いものを示す。
【００５２】
なお、後の工程にて形成する半導体層１０６として、酸化物半導体材料を含んでなる層を
用いる場合、半導体層１０６は、酸素欠損に起因して電荷が生じる場合がある。一般に酸
化物半導体層の酸素欠損は、一部がドナーとなりキャリアである電子を放出する。この結
果、トランジスタのしきい値電圧がマイナス方向にシフトしてしまう。このため、下地絶
縁層１０２として、加熱処理により酸素を放出する絶縁膜を用いることが好ましい。これ
により、しきい値電圧がマイナス方向へシフトする要因である、半導体層１０６の酸素欠
損を低減できる。また、下地絶縁層１０２は、後の工程で形成する半導体層１０６が結晶
成長しやすいように、十分な平坦性を有することが好ましい。
【００５３】
上述の「加熱処理により酸素を放出する」とは、ＴＤＳ（Ｔｈｅｒｍａｌ  Ｄｅｓｏｒｐ
ｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ：昇温脱離ガス分光法）分析にて、酸素原子に換算
しての酸素の放出量が１．０×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上、好ましくは３．０×１
０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上であることをいう。
【００５４】
ここで、ＴＤＳ分析にて、酸素原子に換算しての酸素の放出量の測定方法について、以下
に説明する。
【００５５】
ＴＤＳ分析したときの気体の放出量は、スペクトルの積分値に比例する。このため、測定
したスペクトルの積分値と、標準試料の基準値に対する比とにより、気体の放出量を計算
することができる。標準試料の基準値とは、所定の原子を含む試料の、スペクトルの積分
値に対する原子の密度の割合である。
【００５６】
例えば、標準試料である所定の密度の水素を含むシリコンウェハのＴＤＳ分析結果、およ
び絶縁膜のＴＤＳ分析結果から、絶縁膜の酸素分子の放出量（ＮＯ２）は、以下の数式２
で求めることができる。ここで、ＴＤＳ分析で得られる質量数３２で検出されるスペクト
ルの全てが酸素分子由来と仮定する。質量数３２のものとしてほかにＣＨ３ＯＨがあるが
、存在する可能性が低いものとしてここでは考慮しない。また、酸素原子の同位体である
質量数１７の酸素原子又は質量数１８の酸素原子を含む酸素分子についても、自然界にお
ける存在比率が極微量であるため考慮しない。
【００５７】
【数２】
2018164102.tif 000004
【００５８】
ＮＨ２は、標準試料から脱離した水素分子を密度で換算した値である。ＳＨ２は、標準試
料をＴＤＳ分析したときのスペクトルの積分値である。ここで、標準試料の基準値を、Ｎ
Ｈ２／ＳＨ２とする。ＳＯ２は、絶縁膜をＴＤＳ分析したときのスペクトルの積分値であ
る。αは、ＴＤＳ分析におけるスペクトル強度に影響する係数である。数式２の詳細に関
しては、特開平６−２７５６９７公報を参照する。なお、上記絶縁膜の酸素の放出量は、
電子科学株式会社製の昇温脱離分析装置ＥＭＤ−ＷＡ１０００Ｓ／Ｗを用い、標準試料と
して１×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３の水素原子を含むシリコンウェハを用いて測定する
。
【００５９】
また、ＴＤＳ分析において、酸素の一部は酸素原子として検出される。酸素分子と酸素原
子の比率は、酸素分子のイオン化率から算出することができる。なお、上述のαは酸素分
子のイオン化率を含むため、酸素分子の放出量を評価することで、酸素原子の放出量につ
いても見積もることができる。
【００６０】
なお、ＮＯ２は酸素分子の放出量である。酸素原子に換算したときの放出量は、酸素分子
の放出量の２倍となる。
【００６１】
上記構成において、加熱処理により酸素を放出する層は、酸素が過剰な酸化シリコン（Ｓ
ｉＯＸ（Ｘ＞２））であってもよい。酸素が過剰な酸化シリコン（ＳｉＯＸ（Ｘ＞２））
とは、シリコン原子数の２倍より多い酸素原子を単位体積当たりに含むものである。単位
体積当たりのシリコン原子数および酸素原子数は、ラザフォード後方散乱法により測定し
た値である。
【００６２】
次に、スパッタリング法、蒸着法、ＰＥＣＶＤ法、ＰＬＤ法、ＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ  Ｌ
ａｙｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法またはＭＢＥ（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｂｅａｍ  Ｅ
ｐｉｔａｘｙ）法などを用いて半導体層１０６を成膜する（図２（Ｂ）参照。）。半導体
層１０６としては、非晶質シリコン膜、多結晶シリコン膜、微結晶シリコン膜（マイクロ
クリスタル、セミアモルファスとも言う。）、単結晶シリコン膜などシリコン膜を用いる
ことができる。また、ガリウム砒素膜やシリコンゲルマニウム膜などの化合物半導体膜を
用いることもできる。更に、酸化物半導体材料を含んでなる膜（以下、酸化物半導体層と
略記する。）を用いてもよい。近年では、酸化物半導体材料を半導体層として用いたトラ
ンジスタの研究、開発が盛んに行われている。この現状を踏まえ、以下では半導体層１０
６に酸化物半導体層を用いる構成についての説明を行う。無論、半導体層１０６が酸化物
半導体層に限定されるものではない。
【００６３】
半導体層１０６は、半導体層１０６を構成する主要な成分以外に、キャリア供与体となる
不純物が極力含まれないように成膜することが好ましい。このため、半導体層１０６を成
膜するための材料（例えば、スパッタ装置に用いるターゲットなど。）および、成膜雰囲
気は、キャリア供与体となる不純物が極力含まれない高純度化された材料および雰囲気に
て成膜することが好ましい。
【００６４】
半導体層１０６にアルカリ金属またはアルカリ土類金属が含まれると、酸化物半導体と結
合することによって、キャリアが生成されることがあり、トランジスタのオフ電流が上昇
する原因となる。そのため、半導体層１０６において、アルカリ金属またはアルカリ土類
金属の濃度は、１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下、好ましくは２×１０１６ａｔｏｍ
ｓ／ｃｍ３以下とすることが望ましい。
【００６５】
また、半導体層１０６に、水素が多量に含まれると、酸化物半導体と結合することによっ
て、水素の一部がドナーとなり、キャリアである電子を生じてしまう。これにより、トラ
ンジスタのしきい値電圧がマイナス方向にシフトしてしまう。そのため、半導体層１０６
において、水素濃度は、５×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３未満、好ましくは１×１０１８
ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下、より好ましくは５×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下、更に好
ましくは１×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下とすることが望ましい。なお、上述の半導
体層１０６中の水素濃度は、二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ：Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ  Ｉ
ｏｎ  Ｍａｓｓ  Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）で測定されるものである。
【００６６】
このように、水素濃度が十分に低減され、十分に酸素が供給されることによって、酸素欠
損に起因するエネルギーギャップ中の欠陥準位が低減された酸化物半導体では、キャリア
密度が１×１０１２／ｃｍ３未満、望ましくは、１×１０１１／ｃｍ３未満、より望まし
くは１．４５×１０１０／ｃｍ３未満とすることができる。例えば、室温（２５℃）での
オフ電流（ここでは、単位チャネル幅（１μｍ）あたりの値。）は１００ｚＡ（１ｚＡ（
ゼプトアンペア）は１×１０−２１Ａ）以下、望ましくは１０ｚＡ以下となる。このよう
に、水素などの不純物が十分に除去され、十分な酸素が供給された酸化物半導体を半導体
層１０６として用いることで、極めて優れたオフ電流特性のトランジスタを得ることがで
きる。
【００６７】
なお、オフ電流とは、広義にトランジスタがオフ状態のときに流れるドレイン電流をいう
。トランジスタのオフ状態とは、ｎチャネル型トランジスタにおいて、ゲート電圧がしき
い値電圧より低い状態をいう。または、ｐチャネル型トランジスタにおいて、ゲート電圧
がしきい値電圧より高い状態をいう。ドレイン電流とは、トランジスタのソース−ドレイ
ン間の電流をいう。また、ゲート電圧とは、ソース電位を基準としたときのゲート電位と
の電位差をいう。
【００６８】
オフ電流は、ノーマリーオフ型のトランジスタにおいて、ゲート電圧が０Ｖのときに流れ
るドレイン電流を指すことがある。ノーマリーオフ型のトランジスタとは、ｎチャネル型
のトランジスタにおいて、しきい値電圧が０Ｖより大きいものをいう。または、ｐチャネ
ル型のトランジスタにおいて、しきい値電圧が０Ｖより小さいものをいう。
【００６９】
半導体層１０６中の水素濃度は、二次イオン質量分析（ＳＩＭＳ：Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ  
Ｉｏｎ  Ｍａｓｓ  Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）において、５×１０１９ｃｍ−３未満、
好ましくは５×１０１８ｃｍ−３以下、より好ましくは１×１０１８ｃｍ−３以下、さら
に好ましくは５×１０１７ｃｍ−３以下とする。また、アルカリ金属濃度は、二次イオン
質量分析において、ナトリウム濃度が５×１０１６ｃｍ−３以下、好ましくは１×１０１
６ｃｍ−３以下、さらに好ましくは１×１０１５ｃｍ−３以下とする。同様に、リチウム
濃度は、５×１０１５ｃｍ−３以下、好ましくは１×１０１５ｃｍ−３以下とする。同様
に、カリウム濃度は、５×１０１５ｃｍ−３以下、好ましくは１×１０１５ｃｍ−３以下
とする。
【００７０】
半導体層１０６は単結晶、多結晶（ポリクリスタルともいう。）または非晶質などの状態
をとる。
【００７１】
好ましくは、半導体層１０６は、ＣＡＡＣ−ＯＳ（Ｃ  Ａｘｉｓ  Ａｌｉｇｎｅｄ  Ｃｒ
ｙｓｔａｌｌｉｎｅ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）膜とする。
【００７２】
ＣＡＡＣ−ＯＳ膜は、完全な単結晶ではなく、完全な非晶質でもない。ＣＡＡＣ−ＯＳ膜
は、非晶質相に結晶部および非晶質部を有する結晶−非晶質混相構造の酸化物半導体膜で
ある。なお、当該結晶部は、一辺が１００ｎｍ未満の立方体内に収まる大きさであること
が多い。また、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ：Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｅｌｅｃｔｒｏ
ｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）による観察像では、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜に含まれる非晶質部と
結晶部との境界は明確ではない。また、ＴＥＭによってＣＡＡＣ−ＯＳ膜には粒界（グレ
インバウンダリーともいう。）は確認できない。そのため、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜は、粒界に
起因する電子移動度の低下が抑制される。
【００７３】
なお、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜を半導体層として用いたトランジスタは、表面の平坦性を高める
ことにより、アモルファス状態の酸化物半導体膜を半導体層として用いたトランジスタ以
上の移動度を得ることができる。なお、表面の平坦性を高めるためには、平坦な表面上に
半導体層を形成することが好ましく、具体的には、平均面粗さ（Ｒａ）が１ｎｍ以下、好
ましくは０．３ｎｍ以下、より好ましくは０．１ｎｍ以下の表面上に形成するとよい。ま
た、平均面粗さ（Ｒａ）が０に近いほど好ましい。本実施の形態においては、下地絶縁層
１０２の表面、または、半導体層１０６の表面を、上述の平坦度とすればよい。
【００７４】
ＣＡＡＣ−ＯＳ膜に含まれる結晶部は、ｃ軸がＣＡＡＣ−ＯＳ膜の被形成面の法線ベクト
ルまたは表面の法線ベクトルに平行な方向に揃い、かつａｂ面に垂直な方向から見て三角
形状または六角形状の原子配列を有し、ｃ軸に垂直な方向から見て金属原子が層状または
金属原子と酸素原子とが層状に配列している。なお、異なる結晶部間で、それぞれａ軸お
よびｂ軸の向きが異なっていてもよい。本明細書において、単に垂直と記載する場合、８
５°以上９５°以下の範囲も含まれることとする。また、単に平行と記載する場合、−５
°以上５°以下の範囲も含まれることとする。
【００７５】
なお、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜において、結晶部の分布が一様でなくてもよい。例えば、ＣＡＡ
Ｃ−ＯＳ膜の形成過程において、酸化物半導体層の表面側から結晶成長させる場合、被形
成面の近傍に対し表面の近傍では結晶部の占める割合が高くなることがある。また、ＣＡ
ＡＣ−ＯＳ膜へ不純物を添加することにより、当該不純物添加領域において結晶部が非晶
質化することもある。
【００７６】
ＣＡＡＣ−ＯＳ膜に含まれる結晶部のｃ軸は、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜の被形成面の法線ベクト
ルまたは表面の法線ベクトルに平行な方向に揃うため、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜の形状（被形成
面の断面形状または表面の断面形状）によっては互いに異なる方向を向くことがある。な
お、結晶部のｃ軸の方向は、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜が形成されたときの被形成面の法線ベクト
ルまたは表面の法線ベクトルに平行な方向となる。結晶部は、成膜することにより、また
は成膜後に加熱処理などの結晶化処理を行うことにより形成される。
【００７７】
半導体層１０６（少なくとも高抵抗領域１０６ａ。）としてＣＡＡＣ−ＯＳ膜を用いたト
ランジスタは、トランジスタは、可視光や紫外光の照射による電気特性の変動が小さい。
よって、当該トランジスタは、信頼性が高い。
【００７８】
なお、酸化物半導体膜を構成する酸素の一部は窒素で置換されてもよい。
【００７９】
半導体層１０６は、スパッタリング法、ＭＢＥ法、パルスレーザ堆積法、ＡＬＤ法等を適
宜用いることができる。当該実施の形態では、半導体層１０６は、スパッタリングターゲ
ット表面に対し、概垂直に複数の基板表面がセットされた状態で成膜を行うスパッタ装置
を用いて成膜すればよい。
【００８０】
半導体層１０６の膜厚は、１ｎｍ以上１００ｎｍ以下、好ましくは３ｎｍ以上４０ｎｍ以
下、更に好ましくは５ｎｍ以上２０ｎｍ以下とすればよい。特に、チャネル長が３０ｎｍ
以下のトランジスタにおいては、半導体層１０６の厚さを５ｎｍ程度とすることで、短チ
ャネル効果を抑制でき、安定な電気的特性を得ることができる。
【００８１】
半導体層１０６をＣＡＡＣ−ＯＳ膜とするには、例えば、多結晶である酸化物半導体スパ
ッタリング用ターゲットを用い、スパッタリング法によって成膜する。当該スパッタリン
グ用ターゲットにイオンが衝突すると、スパッタリング用ターゲットに含まれる結晶領域
がａ−ｂ面から劈開し、ａ−ｂ面に平行な面を有する平板状またはペレット状のスパッタ
リング粒子として剥離することがある。この場合、当該平板状のスパッタリング粒子が、
結晶状態を維持したまま基板に到達することで、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜を成膜することができ
る。
【００８２】
また、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜を成膜するために、以下の条件を適用することが好ましい。
【００８３】
成膜時の不純物混入を低減することで、不純物によって結晶状態が崩れることを抑制でき
る。例えば、成膜室内に存在する不純物濃度（水素、水、二酸化炭素および窒素など）を
低減すればよい。また、成膜ガス中の不純物濃度を低減すればよい。具体的には、露点が
−８０℃以下、好ましくは−１００℃以下である成膜ガスを用いる。
【００８４】
また、成膜時の基板加熱温度を高めることで、基板到達後にスパッタリング粒子のマイグ
レーションが起こる。具体的には、基板加熱温度を１００℃以上７４０℃以下、好ましく
は２００℃以上５００℃以下として成膜する。成膜時の基板加熱温度を高めることで、平
板状のスパッタリング粒子が基板に到達した場合、基板上でマイグレーションが起こり、
スパッタリング粒子の平らな面が基板に付着する。
【００８５】
また、成膜ガス中の酸素割合を高め、電力を最適化することで成膜時のプラズマダメージ
を軽減すると好ましい。成膜ガス中の酸素割合は、３０体積％以上、好ましくは１００体
積％とする。
【００８６】
スパッタリング用ターゲットの一例として、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ化合物ターゲットにつ
いて以下に示す。
【００８７】
ＩｎＯＸ粉末、ＧａＯＹ粉末およびＺｎＯＺ粉末を所定のｍｏｌ数で混合し、加圧処理後
、１０００℃以上１５００℃以下の温度で加熱処理をすることで多結晶であるＩｎ−Ｇａ
−Ｚｎ−Ｏ化合物ターゲットとする。なお、Ｘ、ＹおよびＺは任意の正数である。ここで
、所定のｍｏｌ数比は、例えば、ＩｎＯＸ粉末、ＧａＯＹ粉末およびＺｎＯＺ粉末が、２
：２：１、８：４：３、３：１：１、１：１：１、４：２：３または３：１：２である。
なお、粉末の種類、およびその混合するｍｏｌ数比は、作製するスパッタリング用ターゲ
ットによって適宜変更すればよい。
【００８８】
なお、半導体層１０６の成膜を行う前に、成膜室の加熱および排気を行って、成膜室中の
水分などの不純物を除去しておくことが好ましい。特に成膜室の内壁に吸着して存在する
これらの不純物を除去することが重要である。ここで、加熱処理は、例えば、１００℃以
上４５０℃以下で行えばよい。また、処理室の排気は、ドライポンプなどの粗引きポンプ
と、スパッタイオンポンプ、ターボ分子ポンプおよびクライオポンプなどの高真空ポンプ
とを適宜組み合わせて行うとよい。ターボ分子ポンプは大きいサイズの分子の排気が優れ
る一方、水分や水素の排気能力が低い。さらに、水分の排気能力の高いクライオポンプま
たは水素の排気能力の高いスパッタイオンポンプを組み合わせることが有効となる。また
、このとき、不活性ガスを導入しながら不純物の除去を行うと、排気するだけでは脱離し
にくい水分などの脱離速度をさらに大きくすることができる。このような処理を行って酸
化物半導体の成膜前に成膜室の不純物を除去することにより、半導体層１０６への水素、
水分、水酸基、水素化物などの混入を抑制することができる。
【００８９】
半導体層１０６の成膜に用いる酸化物半導体としては、少なくともインジウム（Ｉｎ）あ
るいは亜鉛（Ｚｎ）を含むことが好ましい。特にＩｎとＺｎを含むことが好ましい。また
、該酸化物を用いたトランジスタの電気特性のばらつきを減らすためのスタビライザーと
して、それらに加えてガリウム（Ｇａ）を有することが好ましい。また、スタビライザー
としてスズ（Ｓｎ）を有することが好ましい。また、スタビライザーとしてハフニウム（
Ｈｆ）を有することが好ましい。また、スタビライザーとしてアルミニウム（Ａｌ）を有
することが好ましい。また、スタビライザーとしてチタン（Ｔｉ）を有することが好まし
い。また、スタビライザーとしてジルコニウム（Ｚｒ）を有することが好ましい。
【００９０】
また、他のスタビライザーとして、ランタノイドである、ランタン（Ｌａ）、セリウム（
Ｃｅ）、プラセオジム（Ｐｒ）、ネオジム（Ｎｄ）、サマリウム（Ｓｍ）、ユウロピウム
（Ｅｕ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、テルビウム（Ｔｂ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、ホル
ミウム（Ｈｏ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、イッテルビウム（Ｙｂ）、ル
テチウム（Ｌｕ）のいずれか一種あるいは複数種を有してもよい。
【００９１】
また、半導体層１０６は、トランジスタのオフ電流を低減するため、バンドギャップが２
．５ｅＶ以上、好ましくは２．８ｅＶ以上、さらに好ましくは３．０ｅＶ以上の材料を用
いることが好ましい。
【００９２】
トランジスタのオフ抵抗（トランジスタがオフ状態の時における、ソースとドレイン間の
抵抗をいう。）は、チャネルが形成される半導体層における熱的に励起するキャリアの濃
度に反比例する。ドナーやアクセプタによるキャリアが全く存在しない状態（真性半導体
）であっても、シリコンの場合にはバンドギャップが１．１ｅＶであるため、室温（３０
０Ｋ）での熱励起キャリアの濃度は１×１０１１ｃｍ−３程度である。
【００９３】
一方、例えばバンドギャップが３．２ｅＶの半導体（酸化物半導体を想定。）の場合では
熱励起キャリアの濃度は１×１０−７ｃｍ−３程度となる。電子移動度が同じ場合、抵抗
率は、キャリア濃度に反比例するので、バンドギャップ３．２ｅＶの半導体の抵抗率は、
シリコンより１８桁も大きい。
【００９４】
このようなバンドギャップの広い酸化物半導体を半導体層１０６に適用したトランジスタ
（ＯＳトランジスタ）は、極めて低いオフ電流を実現できる。
【００９５】
半導体層１０６として、例えば、単元系金属の酸化物である酸化インジウム、酸化スズ、
酸化亜鉛、二元系金属の酸化物であるＩｎ−Ｚｎ系酸化物、Ｓｎ−Ｚｎ系酸化物、Ａｌ−
Ｚｎ系酸化物、Ｚｎ−Ｍｇ系酸化物、Ｓｎ−Ｍｇ系酸化物、Ｉｎ−Ｍｇ系酸化物、Ｉｎ−
Ｇａ系酸化物、三元系金属の酸化物であるＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ａｌ−Ｚｎ
系酸化物、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｚｎ系酸化物、Ｓｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物、Ａｌ−Ｇａ−Ｚｎ系
酸化物、Ｓｎ−Ａｌ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｈｆ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｌａ−Ｚｎ系酸
化物、Ｉｎ−Ｃｅ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｐｒ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｎｄ−Ｚｎ系酸化
物、Ｉｎ−Ｓｍ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｅｕ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｇｄ−Ｚｎ系酸化物
、Ｉｎ−Ｔｂ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｄｙ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｈｏ−Ｚｎ系酸化物、
Ｉｎ−Ｅｒ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｔｍ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｙｂ−Ｚｎ系酸化物、Ｉ
ｎ−Ｌｕ−Ｚｎ系酸化物、四元系金属の酸化物であるＩｎ−Ｓｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物、
Ｉｎ−Ｈｆ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ａｌ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｓｎ−Ａｌ
−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｈｆ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｈｆ−Ａｌ−Ｚｎ系酸化物を
用いることができる。
【００９６】
なお、ここで、例えば、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物とは、ＩｎとＧａとＺｎを主成分とし
て有する酸化物という意味であり、ＩｎとＧａとＺｎの比率は問わない。また、ＩｎとＧ
ａとＺｎ以外の金属元素が入っていてもよい。
【００９７】
また、半導体層１０６として、ＩｎＭＯ３（ＺｎＯ）ｍ（ｍ＞０、且つ、ｍは整数でない
。）で表記される酸化物を用いてもよい。なお、Ｍは、Ｇａ、Ｆｅ、ＭｎおよびＣｏから
選ばれた一の金属元素または複数の金属元素を示す。また、酸化物半導体として、Ｉｎ２
ＳｎＯ５（ＺｎＯ）ｎ（ｎ＞０、且つ、ｎは整数。）で表記される材料を用いてもよい。
【００９８】
例えば、半導体層１０６としてＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：１（＝１／３：１／３：１／
３）あるいはＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝２：２：１（＝２／５：２／５：１／５）の原子比のＩ
ｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物やその組成の近傍のＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物を用いることがで
きる。また、Ｉｎ：Ｓｎ：Ｚｎ＝１：１：１（＝１／３：１／３：１／３）、Ｉｎ：Ｓｎ
：Ｚｎ＝２：１：３（＝１／３：１／６：１／２）あるいはＩｎ：Ｓｎ：Ｚｎ＝２：１：
５（＝１／４：１／８：５／８）の原子比のＩｎ−Ｓｎ−Ｚｎ系酸化物やその組成の近傍
のＩｎ−Ｓｎ−Ｚｎ系酸化物を用いてもよい。
【００９９】
しかし、これらに限られず、必要とする半導体特性（移動度、しきい値電圧、ばらつき等
。）に応じて適切な組成の材料を用いればよい。また、必要とする半導体特性を得るため
に、キャリア濃度や不純物濃度、欠陥密度、金属元素と酸素の原子数比、原子間距離、密
度等を適切なものとすることが好ましい。
【０１００】
例えば、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｚｎ系酸化物では比較的容易に高い移動度が得られる。しかしなが
ら、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物でも、バルク内欠陥密度を下げることにより移動度を上げ
ることができる。
【０１０１】
なお、例えば、Ｉｎ、Ｇａ、Ｚｎの原子数比がＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝ａ：ｂ：ｃ（ａ＋ｂ＋
ｃ＝１）である酸化物の組成が、原子数比がＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝Ａ：Ｂ：Ｃ（Ａ＋Ｂ＋Ｃ
＝１）の酸化物の組成の近傍であるとは、ａ、ｂ、ｃが、（ａ−Ａ）２＋（ｂ−Ｂ）２＋
（ｃ−Ｃ）２≦ｒ２を満たすことをいう。ｒとしては、例えば、０．０５とすればよい。
他の酸化物でも同様である。
【０１０２】
半導体層１０６としてＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物をスパッタリング法で成膜する場合、好
ましくは、原子数比がＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：１、４：２：３、３：１：２、１：１
：２、１：３：２、２：１：３、または３：１：４で示されるＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏター
ゲットを用いる。前述の原子数比を有するＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏターゲットを用いて半導
体層１０６を成膜することで、多結晶膜またはＣＡＡＣ−ＯＳ膜が形成されやすくなる。
【０１０３】
また、半導体層１０６としてＩｎ−Ｓｎ−Ｚｎ系酸化物をスパッタリング法で成膜する場
合、好ましくは、原子数比がＩｎ：Ｓｎ：Ｚｎ＝１：１：１、２：１：３、１：２：２、
または２０：４５：３５で示されるＩｎ−Ｓｎ−Ｚｎ−Ｏターゲットを用いる。前述の原
子数比を有するＩｎ−Ｓｎ−Ｚｎ−Ｏターゲットを用いて半導体層１０６を成膜すること
で、多結晶膜またはＣＡＡＣ−ＯＳ膜が形成されやすくなる。
【０１０４】
また、半導体層１０６としてＩｎ−Ｚｎ系酸化物をスパッタリング法で成膜する場合、好
ましくは、原子数比で、Ｉｎ：Ｚｎ＝５０：１〜１：２（ｍｏｌ比に換算するとＩｎ２Ｏ
３：ＺｎＯ＝２５：１〜１：４）、好ましくはＩｎ：Ｚｎ＝２０：１〜１：１（ｍｏｌ比
に換算するとＩｎ２Ｏ３：ＺｎＯ＝１０：１〜１：２）、さらに好ましくはＩｎ：Ｚｎ＝
１５：１〜１．５：１（ｍｏｌ比に換算するとＩｎ２Ｏ３：ＺｎＯ＝１５：２〜３：４）
で示されるＩｎ−Ｚｎ−Ｏターゲットを用いる。前述の原子数比を有するＩｎ−Ｚｎ−Ｏ
ターゲットを用いて半導体層１０６を成膜することで、多結晶膜またはＣＡＡＣ−ＯＳ膜
が形成されやすくなる。
【０１０５】
なお、上述では半導体層１０６の成膜に用いるターゲット中の金属元素の原子数比は整数
にて記載されているが、半導体層１０６中に含まれる金属元素の原子数比を整数とする場
合においては、ターゲット中の金属元素の原子数比は上述の値から若干前後してもよい。
例えば、半導体層１０６として、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：１の半導体層１０６を形成
する場合において、Ｉｎ２Ｏ３：Ｇａ２Ｏ３：ＺｎＯ＝１＋α：１＋β：１＋γ［ｍｏｌ
比］の組成を有するターゲットを用いればよい。α、βおよびγの値は成膜条件により変
動するが、概ね−０．５以上０．５以下の値となる。
【０１０６】
なお、半導体層１０６は、成膜時に酸素が多く含まれるような条件（例えば、酸素１００
％の雰囲気下でスパッタリング法により成膜を行うなど。）で成膜して、酸素を多く含む
（好ましくは半導体層の化学量論的組成に対し、酸素の含有量が過剰である領域が含まれ
ている）層とすることが好ましい。
【０１０７】
成膜の雰囲気は、希ガス（代表的にはアルゴン）雰囲気下、酸素雰囲気下、または、希ガ
スと酸素の混合雰囲気下などとすればよい。ここで、成膜時に希ガスより酸素の体積比を
大きくすることにより、半導体層１０６に酸素が多く取り込まれるため、半導体層１０６
中の酸素欠損を低減することができる。また、半導体層１０６への水分の混入を防ぐため
に、水分が十分に除去された高純度ガスを用いた雰囲気とすることが望ましい。
【０１０８】
なお、半導体層１０６としてＣＡＡＣ−ＯＳ膜を用いる場合、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜を複数の
酸化物半導体膜が積層された構造としてもよい。例えば、半導体層１０６を、第１の酸化
物半導体膜、第２の酸化物半導体膜および第３の酸化物半導体膜の積層として、各々を異
なる組成としてもよい。例えば、第１の酸化物半導体膜および第３の酸化物半導体膜に三
元系金属の酸化物を用い、第２の酸化物半導体膜に二元系金属の酸化物を用いる、または
、第１の酸化物半導体膜および第３の酸化物半導体膜に二元系金属の酸化物を用い、第２
の酸化物半導体膜に三元系金属の酸化物を用いる。
【０１０９】
また、第１の酸化物半導体膜、第２の酸化物半導体膜および第３の酸化物半導体膜の構成
元素を同一とし、組成を異ならせてもよい。例えば、第１の酸化物半導体膜および第３の
酸化物半導体膜の原子数比をＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：１とし、第２の酸化物半導体膜
の原子数比をＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝３：１：２としてもよい。また、第１の酸化物半導体膜
および第３の酸化物半導体膜の原子数比をＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：３：２とし、第２の酸
化物半導体膜の原子数比をＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝３：１：２としてもよい。
【０１１０】
この時、第２の酸化物半導体膜はＩｎとＧａの含有率をＩｎ＞Ｇａとするとよい。また第
１の酸化物半導体膜および第３の酸化物半導体膜のＩｎとＧａの含有率をＩｎ≦Ｇａとす
るとよい。
【０１１１】
酸化物半導体では主として重金属のｓ軌道がキャリア伝導に寄与しており、Ｉｎの含有率
を多くすることによりｓ軌道のオーバーラップが多くなる傾向があるため、Ｉｎ＞Ｇａの
組成となる酸化物はＩｎ≦Ｇａの組成となる酸化物と比較して高い移動度を備える。また
、ＧａはＩｎと比較して酸素欠損の形成エネルギーが大きく酸素欠損が生じにくいため、
Ｉｎ≦Ｇａの組成となる酸化物はＩｎ＞Ｇａの組成となる酸化物と比較して安定した特性
を備える。
【０１１２】
なお、酸化物半導体膜に接して酸化物半導体膜とは異なる膜（図中では、下地絶縁層１０
２や絶縁層１０７など。）を形成する際に、酸化物半導体膜に接して形成される膜から酸
化物半導体膜中に不純物が拡散する恐れがある。たとえば、下地絶縁層１０２や絶縁層１
０７中に含まれるシリコンやカーボンなどが酸化物半導体膜中に拡散すると、トランジス
タの電気特性に悪影響を及ぼす可能性がある。
【０１１３】
しかしながら、上述のように酸化物半導体膜の積層構造とし、高い移動度を備える酸化物
半導体膜（つまり、Ｉｎ＞Ｇａの組成となる酸化物半導体膜。本実施の形態では第２の酸
化物半導体膜に相当する。）に接して、当該高い移動度を備える酸化物半導体膜よりも酸
素欠損が少なく安定した特性を備える酸化物半導体膜（つまり、Ｉｎ≦Ｇａの組成となる
酸化物半導体膜。本実施の形態では第１の酸化物半導体膜および第３の酸化物半導体膜に
相当する。）を形成し、酸化物半導体膜の積層構造に接する膜（図中では、下地絶縁層１
０２や絶縁層１０７など。）から高い移動度を備える酸化物半導体膜を離すことにより、
不純物拡散に起因したトランジスタの電気特性（例えば、移動度の
低下など。）の悪影響を抑制することができる。したがって、トランジスタの移動度およ
び信頼性を高めることが可能となる。
【０１１４】
また、半導体層１０６を成膜後、半導体層１０６に取り込まれた水分を除去（脱水化また
は脱水素化）するための加熱処理を行ってもよい。加熱処理を行うことによって、半導体
層１０６中に含まれる水分をさらに除去することができる。加熱処理の温度は、不活性ガ
ス雰囲気下、２５０℃以上７００℃以下、好ましくは４５０℃以上６００℃以下、または
基板の歪み点未満とする。不活性ガス雰囲気としては、窒素、または希ガス（ヘリウム、
ネオン、アルゴン等）を主成分とする雰囲気であって、水分、水素などが含まれない雰囲
気を適用するのが望ましい。例えば、熱処理装置に導入する窒素や、ヘリウム、ネオン、
アルゴン等の希ガスの純度を、６Ｎ（９９．９９９９％）以上、好ましくは７Ｎ（９９．
９９９９９％）以上（すなわち、不純物濃度が１ｐｐｍ以下、好ましくは０．１ｐｐｍ以
下）とすればよい。
【０１１５】
当該加熱処理は、例えば、抵抗発熱体などを用いた電気炉に基板を導入し、窒素雰囲気下
、４５０℃、１時間の条件で行うことができる。
【０１１６】
また、加熱処理装置は電気炉に限られず、加熱されたガスなどの媒体からの熱伝導、また
は熱輻射によって、被処理物を加熱する装置を用いても良い。例えば、ＬＲＴＡ（Ｌａｍ
ｐ  Ｒａｐｉｄ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ａｎｎｅａｌ）装置、ＧＲＴＡ（Ｇａｓ  Ｒａｐｉｄ
Ｔｈｅｒｍａｌ  Ａｎｎｅａｌ）装置等のＲＴＡ（Ｒａｐｉｄ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ａｎ
ｎｅａｌ）装置を用いることができる。ＬＲＴＡ装置は、ハロゲンランプ、メタルハライ
ドランプ、キセノンアークランプ、カーボンアークランプ、高圧ナトリウムランプ、高圧
水銀ランプなどのランプから発する光（電磁波）の輻射により、被処理物を加熱する装置
である。ＧＲＴＡ装置は、高温のガスを用いて熱処理を行う装置である。ガスとしては、
アルゴンなどの希ガス、または窒素のような、熱処理によって被処理物と反応しない不活
性気体が用いられる。なお、加熱処理装置としてＧＲＴＡ装置を用いる場合には、その熱
処理時間が短いため、６５０℃〜７００℃の高温に加熱した不活性ガス中で基板を加熱し
てもよい。
【０１１７】
なお、上述の加熱処理には水分を除去する効果があるため、当該加熱処理を、脱水化処理
や、脱水素化処理などと呼ぶこともできる。当該加熱処理を行うタイミングは、半導体層
１０６成膜直後に限らず、例えば、半導体層１０６を島状に加工した後など、別のタイミ
ングで行うことも可能である。また、このような脱水化処理、脱水素化処理は、一回に限
らず複数回行っても良い。
【０１１８】
また、上記の加熱処理で半導体層１０６を加熱した後、同じ炉にて半導体層１０６に酸素
を加える（加酸素化とも言う。）ための加熱処理を行ってもよい。当該加熱処理は、加熱
処理装置に高純度の酸素ガス、高純度のＮ２Ｏガス、または超乾燥エア（ＣＲＤＳ（キャ
ビティリングダウンレーザー分光法）方式の露点計を用いて測定した場合の水分量が２０
ｐｐｍ（露点換算で−５５℃）以下、好ましくは１ｐｐｍ以下、好ましくは１０ｐｐｂ以
下の空気）を導入し、２００℃以上基板の歪み点未満で加熱処理を行えばよい。好ましく
は、２５０℃以上４５０℃以下加熱処理を行えばよい。特にこれらのガスには、水分、水
素などが含まれないことが好ましい。また、同じ炉に導入する酸素ガスまたはＮ２ガスの
純度を、６Ｎ以上好ましくは７Ｎ以上（即ち不純物濃度を１ｐｐｍ以下、好ましくは０．
１ｐｐｍ以下）とすることが好ましい。この工程により、脱水化または脱水素化処理によ
り生じた半導体層１０６中の酸素欠損を補填することができる。
【０１１９】
なお、上述の加熱処理には脱水化処理または脱水素化処理により半導体層１０６中に生じ
た酸素欠損を補填する効果があるため、当該加熱処理を、加酸素化処理などと呼ぶことも
できる。当該加熱処理についても、脱水化処理または脱水素化処理と同様に、半導体層１
０６を島状に加工した後など、別のタイミングで行うことも可能であり、また、一回に限
らず複数回行っても良い。
【０１２０】
半導体層１０６に、上述の加熱処理を行うことで、膜中の不純物準位を極めて小さくする
ことが可能となる。その結果、トランジスタの電界効果移動度を理想的な電界効果移動度
近くまで高めることが可能となる。
【０１２１】
次に、半導体層１０６に対してフォトリソグラフィ工程などを行い加工して、半導体層１
０６を島状に加工する（図２（Ｃ）参照。）。
【０１２２】
次に、半導体層１０６上に、絶縁層１０７と導電層を、スパッタリング法、蒸着法、ＰＥ
ＣＶＤ法、ＰＬＤ法、ＡＬＤ法またはＭＢＥ法などを用いて順に成膜し、導電層に対して
フォトリソグラフィ工程などを行い加工して、ゲート電極１１０を形成する（図２（Ｄ）
参照。）。
【０１２３】
絶縁層１０７としては、下地絶縁層１０２と同様の材料および方法を用いることができる
。なお、絶縁層１０７は、下地絶縁層１０２と同様に、加熱処理により酸素を放出する絶
縁層（好ましくは、絶縁層の化学量論的組成に対し、酸素の含有量が過剰である領域が含
まれている絶縁層）を用いると好ましい。これにより、半導体層１０６から絶縁層１０７
への酸素の移動を抑制することができ、かつ、絶縁層１０７から半導体層１０６への酸素
の供給を行うことができる。
【０１２４】
ゲート電極１１０としては、スパッタリング法などにより、アルミニウム、チタン、クロ
ム、コバルト、ニッケル、銅、モリブデン、銀、タンタルおよびタングステン、それらの
窒化物、酸化物ならびに合金から一種以上選択し、単層でまたは積層で用いればよい。ま
たは、少なくともＩｎおよびＺｎを含む酸化物または酸化窒化物を用いても構わない。例
えば、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ−Ｎ系材料などを用いればよい。
【０１２５】
次に、イオンドーピング法やイオン注入法により、半導体層１０６の抵抗値を低減する機
能を有する不純物イオン１３０を、絶縁層１０７を介して半導体層１０６に添加する。こ
の際、ゲート電極１１０がマスクとして機能するため、高抵抗領域１０６ａおよび低抵抗
領域１０６ｂを有する半導体層１０６が自己整合的に形成される（図３（Ａ）参照。）。
なお、イオン注入法は、必要なイオン（本実施の形態では、不純物イオン１３０。）のみ
を取り出す質量分離器を用いているため、対象物（本実施の形態では、半導体層１０６。
）に対して不純物イオン１３０のみを選択的に添加できる。このため、イオンドーピング
法を用いて添加した場合と比べて半導体層１０６中への不純物（例えば水素など）の混入
が少なくなるため好ましい。ただし、イオンドーピング法を除外するものではない。
【０１２６】
なお、絶縁層１０７を介して不純物イオン１３０を添加することにより、半導体層１０６
中に不純物イオン１３０を添加する際に生じるダメージ（例えば半導体層１０６中での格
子欠陥の発生など）を低減することができる。
【０１２７】
次に、下地絶縁層１０２と同様の材料および方法で絶縁層を成膜し、当該絶縁層をエッチ
ングすることにより側壁絶縁層１１２を形成する（図３（Ｂ）参照）。側壁絶縁層１１２
は、絶縁層に異方性の高いエッチング工程を行うことで自己整合的に形成することができ
る。例えば、ドライエッチング法を用いると好ましい。ドライエッチング法に用いるエッ
チングガスとしては、例えば、トリフルオロメタン、オクタフルオロシクロブタン、テト
ラフルオロメタンなどのフッ素を含むガスが挙げられる。エッチングガスには、希ガスま
たは水素を添加してもよい。ドライエッチング法は、基板に高周波電圧を印加する、反応
性イオンエッチング法（ＲＩＥ法）を用いると好ましい。
【０１２８】
側壁絶縁層１１２を形成した後、ゲート電極１１０および側壁絶縁層１１２をマスクとし
て絶縁層１０７を加工し、ゲート絶縁層１０８を形成する（図３（Ｃ）参照。）。
【０１２９】
なお、本実施の形態では、ゲート電極１１０の形成直後の工程において、ゲート電極１１
０をマスクに用いて半導体層１０６に不純物イオン１３０の添加を行ったが、側壁絶縁層
１１２の形成後にゲート電極１１０および側壁絶縁層１１２をマスクに用いて、半導体層
１０６に不純物イオン１３０を添加してもよい。こうすることで、側壁絶縁層１１２と重
畳する半導体層１０６の領域を高抵抗領域１０６ａに含めることができる。
【０１３０】
次に、半導体層１０６、ゲート電極１１０および側壁絶縁層１１２上に、ゲート電極１１
０と同様の材料および方法で導電膜を成膜し、フォトリソグラフィ工程などによって当該
導電膜を加工して、ソース電極及びドレイン電極として機能する一対の電極１１４を形成
する。これにより、トランジスタ１５０が形成される（図３（Ｄ）参照。）。
【０１３１】
次に、ゲート電極１１０、側壁絶縁層１１２および一対の電極１１４上に、絶縁層１１６
、第１の金属酸化物層１１８ａおよび第２の金属酸化物層１１８ｂを、この順に成膜する
（図４（Ａ）参照）。なお、絶縁層１１６、第１の金属酸化物層１１８ａおよび第２の金
属酸化物層１１８ｂの具体的な作製方法については、実施例１にて詳細に記載する。
【０１３２】
絶縁層１１６は、ＰＥＣＶＤ法またはスパッタリング法を用いて、酸化シリコン膜、窒化
シリコン膜、酸化窒化シリコン膜または窒化酸化シリコン膜から選ばれた無機材料膜を一
層または積層して用いればよい。
【０１３３】
絶縁層１１６として、上述の無機材料膜を一層または積層して用いる場合、半導体層１０
６の成膜と同様に、成膜を行う前に成膜室の加熱および排気を行い、また、水分などの不
純物が十分に除去された高純度ガスを用いた雰囲気で成膜することで、絶縁層１１６中へ
の水分の混入を極力抑制することが好ましい。
【０１３４】
また、絶縁層１１６は、スピンコート法、印刷法、ディスペンス法またはインクジェット
法などを用いて絶縁性を有する材料を塗布し、塗布した材料に応じた硬化処理（例えば、
加熱処理や光照射処理など。）を行い形成してもよい。なお、絶縁性を有する材料として
は、例えば、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、
エポキシ樹脂等の有機樹脂、有機ポリシロキサンと上述の無機材料などの有機無機混合材
料を用いることもできる。
【０１３５】
絶縁層１１６は、絶縁層１１６より上に形成された導電層（本実施の形態における配線１
２０。）と絶縁層１１６より下に形成された導電層（本実施の形態におけるゲート電極１
１０および一対の電極１１４。）の間で寄生容量が極力生じないように、比誘電率の低い
絶縁材料で構成することが好ましい。また、絶縁層１１６は、外部からトランジスタ１５
０に侵入する水分に対して高いバリア性を有することが好ましい。これらの観点から考え
ると、絶縁層１１６は上述のうち、無機材料膜を一層または積層した構造が好適であると
いえる。ただし、上述の有機材料を除外するものではない。絶縁層１１６として上述のよ
うな有機材料を用いる場合は、ポリイミド樹脂等の吸湿性の低い材料を用い、また、有機
材料中にシリカゲルや多孔質アルミナなどの乾燥剤を混ぜることが好ましい。
【０１３６】
なお、絶縁層１１６は、上述の寄生容量やバリア性、後の工程にて形成する配線１２０の
コンタクト性、および生産性の観点を鑑みると、無機材料膜を用いた場合は２００ｎｍ以
上２０００ｎｍ以下の膜厚、有機材料膜を用いた場合は２００ｎｍ以上５０００ｎｍ以下
の膜厚とすることが好ましい。
【０１３７】
第１の金属酸化物層１１８ａおよび第２の金属酸化物層１１８ｂは、スパッタリング法、
ＭＢＥ法、パルスレーザ堆積法、ＡＬＤ法などを用いて成膜すればよい。
【０１３８】
第１の金属酸化物層１１８ａは、酸化アルミニウム、酸化ガリウム、酸化チタン、酸化ジ
ルコニウム、酸化ハフニウム、酸化バナジウム、酸化ニオブまたは酸化モリブデンのいず
れか一の、アモルファス構造を有する膜を用いればよい。なお、上述の「アモルファス構
造を有する」とは、第１の金属酸化物層１１８ａの断面を透過型電子顕微鏡（Ｔｒａｎｓ
ｍｉｓｓｉｏｎ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ：ＴＥＭ）にて観察した際に
、明確な格子像や格子縞が確認されない領域を有することを表しており、当該領域が全体
の６０％以上、好ましくは８０％である膜を、第１の金属酸化物層１１８ａとして用いる
ことが好ましい。なお、第１の金属酸化物層１１８ａの任意の数箇所（１箇所以上、好ま
しくは３箇所以上、より好ましくは５箇所以上。）を観察し、観察箇所において明確な格
子像や格子縞が確認されない領域が６０％以上ある場合は、これをもって「全体の６０％
以上」としてもよい。
【０１３９】
あるいは、Ｘ線反射率測定（ＸＲＲ：Ｘ−Ｒａｙ  Ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｒｙ）を用い
て第１の金属酸化物層１１８ａ断面の任意の数箇所（１箇所以上、好ましくは３箇所以上
、より好ましくは５箇所以上。）の膜密度を測定し、全ての測定箇所において膜密度が２
．９ｇ／ｃｍ３以上３．３ｇ／ｃｍ３以下であった場合は、これをもって「アモルファス
構造を有する」としてもよい。
【０１４０】
あるいは、透過型電子顕微鏡を用いて第１の金属酸化物層１１８ａ断面の任意の数箇所（
１箇所以上、好ましくは３箇所以上、より好ましくは５箇所以上。）の電子線回折像を観
察し、全ての観察箇所において幅広く明確でないパターン（ハローパターン、ハローリン
グまたはハローとも言われる。）が観察された場合は、これをもって「アモルファス構造
を有する」としてもよい。
【０１４１】
「アモルファス構造を有する」の解釈については、上述のいずれか一以上の解釈が第１の
金属酸化物層１１８ａに適合していればよく、必ずしも上述の全ての解釈が適合している
必要はない。
【０１４２】
第２の金属酸化物層１１８ｂは、酸化アルミニウム、酸化ガリウム、酸化チタン、酸化ジ
ルコニウム、酸化ハフニウム、酸化バナジウム、酸化ニオブまたは酸化モリブデンのいず
れか一の、多結晶構造を有する膜を用いればよい。なお、上述の「多結晶構造を有する」
とは、第２の金属酸化物層１１８ｂの断面を透過型電子顕微鏡（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏ
ｎ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ：ＴＥＭ）にて観察した際に、明確な格子
像や格子縞が確認される領域を有することを表しており、当該領域が全体の６０％以上、
好ましくは８０％である膜を、第２の金属酸化物層１１８ｂとして用いることが好ましい
。なお、第２の金属酸化物層１１８ｂの任意の数箇所（１箇所以上、好ましくは３箇所以
上、より好ましくは５箇所以上。）を観察し、観察箇所において明確な格子像や格子縞が
確認される領域が６０％以上ある場合は、これをもって「全体の６０％以上」としてもよ
い。
【０１４３】
あるいは、Ｘ線反射率測定を用いて第２の金属酸化物層１１８ｂ断面の任意の数箇所（１
箇所以上、好ましくは３箇所以上、より好ましくは５箇所以上。）の膜密度を測定し、全
ての測定箇所において膜密度が３．７ｇ／ｃｍ３以上４．１ｇ／ｃｍ３以下であった場合
は、これをもって「多結晶構造を有する」としてもよい。
【０１４４】
あるいは、透過型電子顕微鏡を用いて第２の金属酸化物層１１８ｂ断面の任意の数箇所（
１箇所以上、好ましくは３箇所以上、より好ましくは５箇所以上。）の電子線回折像を観
察し、全ての観察箇所においてデバイシェラーパターン（デバイシェラーリングとも言わ
れる。）が観察されることをもって「多結晶構造を有する」としてもよい。
【０１４５】
「多結晶構造を有する」の解釈については、上述のいずれか一以上の解釈が第２の金属酸
化物層１１８ｂに適合していればよく、必ずしも上述の全ての解釈が適合している必要は
ない。
【０１４６】
なお、第１の金属酸化物層１１８ａおよび第２の金属酸化物層１１８ｂは、同一装置内に
て高真空状態を保持したまま連続して成膜することが好ましい。これにより、第１の金属
酸化物層１１８ａおよび第２の金属酸化物層１１８ｂを成膜する際に、膜中への水分混入
および界面への水分の付着を抑制できるため、水分の侵入によるトランジスタの劣化を、
より抑制することができる。
【０１４７】
さらに、第１の金属酸化物層１１８ａおよび第２の金属酸化物層１１８ｂに加え、絶縁層
１１６についても同一装置内にて高真空状態を保持したまま連続して成膜することにより
、絶縁層１１６，第１の金属酸化物層１１８ａおよび第２の金属酸化物層１１８ｂを成膜
する際に、膜中への水分混入および界面への水分の付着を抑制できるため、水分の侵入に
よるトランジスタの劣化を、更に抑制することができる。
【０１４８】
なお、第１の金属酸化物層１１８ａおよび第２の金属酸化物層１１８ｂを同一装置内にて
高真空状態を保持したまま連続して成膜する場合、第１の金属酸化物層１１８ａと第２の
金属酸化物層１１８ｂを、同一のターゲットを用いて成膜することで、基板を異なる成膜
室に移動させることによる製造タクトの増加を抑制できる。また、金属酸化物層を成膜す
るのに必要なターゲットが１種類のみとなるため、製造コストの増加を抑制できる。
【０１４９】
また、上述にて説明したとおり、絶縁層１１６より上に形成された導電層（本実施の形態
における配線１２０。）と絶縁層１１６より下に形成された導電層（本実施の形態におけ
るゲート電極１１０および一対の電極１１４。）の間で寄生容量が極力生じないように、
絶縁層１１６は比誘電率の低い絶縁材料で構成されているため、例えば、多結晶構造を有
する第２の金属酸化物層１１８ｂが絶縁層１１６に接する構造とすると、第２の金属酸化
物層１１８ｂと絶縁層１１６の間では比誘電率に大きな開きがあるため、誘電率の界面部
分（つまり、絶縁層１１６と第２の金属酸化物層１１８ｂの界面部分。）では、両側から
の分極電荷が相殺されずに誘導電荷が発生し、当該電荷が半導体層１０６中に形成される
チャネル領域に影響を及ぼす場合がある。このため、トランジスタの電気的特性に悪影響
を及ぼす（例えば、Ｖｔｈ（しきい値電圧とも言う）にバラツキが生じるなど。）といっ
た問題が生じる場合がある。
【０１５０】
しかし、本実施の形態のように、絶縁層１１６と、多結晶構造を有する第２の金属酸化物
層１１８ｂの間に、アモルファス構造を有する第１の金属酸化物層１１８ａが位置する構
造とすることにより、第１の金属酸化物層１１８ａが、絶縁層１１６と多結晶構造を有す
る第２の金属酸化物層１１８ｂの誘電率差を埋める役目を担い、誘導電荷の発生を抑制す
ることができるため、しきい値電圧バラツキなどの電気的特性変動が少ない、信頼性の高
いトランジスタとすることができる。
【０１５１】
次に、フォトリソグラフィ工程などによって、絶縁層１１６、第１の金属酸化物層１１８
ａおよび第２の金属酸化物層１１８ｂに、一対の電極１１４に到達する開口部を形成した
後、第２の金属酸化物層１１８ｂ上に導電層を形成し、当該導電層をフォトリソグラフィ
工程などによって加工し、配線１２０を形成する（図４（Ｂ）参照。）。なお、配線１２
０となる導電層は、ゲート電極１１０と同様の材料および方法で成膜すればよい。
【０１５２】
なお、図示しないが、第２の金属酸化物層１１８ｂおよび配線１２０を覆う保護膜を有す
る構造としても構わない。当該構造とすることで、第２の金属酸化物層１１８ｂの表面伝
導に起因して生じる微小リーク電流を低減することができ、トランジスタのオフ電流を低
減することができる。
【０１５３】
以上が、本実施の形態の半導体装置の作製方法である。
【０１５４】
上述の方法により半導体装置を作製することにより、当該半導体装置は、絶縁層１１６、
第１の金属酸化物層１１８ａおよび第２の金属酸化物層１１８ｂの効果により、トランジ
スタ１５０への水分の侵入を効果的に抑制することができるため、電気的特性の変動が抑
制された半導体装置を提供することができる。
【０１５５】
（実施の形態２）
本実施の形態では、実施の形態１にて記載した半導体装置とは異なる構成の半導体装置に
ついて、その構成および作製方法の一例を、図５を用いて説明する。なお、上記実施の形
態と同一部分又は同様な機能を有する部分、及び工程は、上記実施の形態と同様に行うこ
とができ、繰り返しの説明は省略する。また同じ箇所の詳細な説明は省略する。
【０１５６】
＜本実施の形態における半導体装置の構成および作製方法＞
図５は、コプラナー型であるトップゲート・トップコンタクト構造のトランジスタを有す
る半導体装置の上面図および断面図である。図５（Ａ）はトランジスタの上面図であり、
図５（Ｂ）は図５（Ａ）の一点鎖線Ｃ−Ｄ部分に対応する断面である。なお、図５（Ａ）
はトランジスタの構造を分かり易くするため、一部の構成要素を省略している。
【０１５７】
図５に示すトランジスタ１５０を有する半導体装置は、金属酸化物層１１８の形成位置が
絶縁層１１６の下にある点で、実施の形態１にて記載した図１に示す半導体装置の構造と
異なっている。
【０１５８】
実施の形態１にて記載したとおり、絶縁層１１６は、膜中に水分などの不純物が極力取り
込まれないように成膜することが好ましい。しかし、成膜時などに意図せず水分などが取
り込まれてしまう場合がある。実施の形態１にて記載した構造の半導体装置は、外部から
の水分の侵入に対しては高いバリア性を有しているが、上述のように絶縁層１１６中に水
分が取り込まれてしまった場合、第１の金属酸化物層１１８ａおよび第２の金属酸化物層
１１８ｂによる水分侵入抑制効果はほとんど無いため、電気的特性変動の抑制効果が低減
してしまう。
【０１５９】
しかし、半導体装置の構造を図５（Ｂ）に示す構造とすることにより、仮に、絶縁層１１
６に水分などの不純物が取り込まれた場合においても、第１の金属酸化物層１１８ａおよ
び第２の金属酸化物層１１８ｂにより、トランジスタ１５０への水分の侵入を効果的に抑
制することができる。
【０１６０】
図５に示す半導体装置の作製方法については、実施の形態１と同様に下地絶縁層１０２、
半導体層１０６、ゲート絶縁層１０８、ゲート電極１１０、側壁絶縁層１１２および一対
の電極１１４を形成してトランジスタ１５０を形成した後、第１の金属酸化物層１１８ａ
、第２の金属酸化物層１１８ｂおよび絶縁層１１６を、この順に成膜し、最後に一対の電
極１１４に接続された配線１２０を形成すればよい。なお、各構成要素の使用材料や形成
方法については、実施の形態１を参酌することができる。
【０１６１】
なお、図５（Ｂ）では、第１の金属酸化物層１１８ａ上に第２の金属酸化物層１１８ｂが
位置し、第２の金属酸化物層１１８ｂ上に絶縁層１１６が位置する構造であるが、第１の
金属酸化物層１１８ａと第２の金属酸化物層１１８ｂの位置が逆になっていてもよい。
【０１６２】
以上が、本実施の形態の半導体装置の構成および作製方法である。
【０１６３】
上述の方法により作製された半導体装置は、絶縁層１１６を形成する際に当該層に水分が
取り込まれた場合においても、トランジスタ１５０への水分の侵入を効果的に抑制するこ
とができるため、電気的特性の変動が抑制された半導体装置を提供することができる。
【０１６４】
（実施の形態３）
本実施の形態では、実施の形態１にて記載した半導体装置とは異なる構成の半導体装置に
ついて、その構成および作製方法の一例を、図６を用いて説明する。なお、上記実施の形
態と同一部分又は同様な機能を有する部分、及び工程は、上記実施の形態と同様に行うこ
とができ、繰り返しの説明は省略する。また同じ箇所の詳細な説明は省略する。
【０１６５】
本実施の形態において図６（Ａ）乃至図６（Ｃ）に示す半導体装置は、ボトムゲート構造
のトランジスタを有する半導体装置の一例である。図６（Ａ）乃至図６（Ｃ）は、トラン
ジスタ６５１、トランジスタ６５２、トランジスタ６５３におけるチャネル長方向の断面
図である。
【０１６６】
半導体装置の一形態として図６（Ａ）にボトムゲート・トップコンタクト構造のトランジ
スタ６５１を有する半導体装置を示す。トランジスタ６５１は、逆スタガ型トランジスタ
とも表現できる。
【０１６７】
図６（Ａ）に示すように、トランジスタ６５１は、基板１００と、基板１００上の下地絶
縁層１０２と、下地絶縁層１０２上のゲート電極１１０と、ゲート電極１１０及び下地絶
縁層１０２上のゲート絶縁層１０８と、ゲート絶縁層１０８上の半導体層１０６と、半導
体層１０６上の一対の電極１１４を有している。また、トランジスタ６５１上に、半導体
層１０６および一対の電極１１４を覆って設けられた絶縁層１１６と、絶縁層１１６上に
設けられた第１の金属酸化物層１１８ａと、第１の金属酸化物層１１８ａ上に設けられた
第２の金属酸化物層１１８ｂと、絶縁層１１６、第１の金属酸化物層１１８ａおよび第２
の金属酸化物層１１８ｂに設けられた開口部を介して一対の電極１１４と電気的に接続し
て設けられた配線１２０と、を有している。
【０１６８】
当該半導体装置は、上述の実施の形態と比較して構成要素の形成順（例えば、ゲート絶縁
層１０８を成膜する前に、ゲート電極１１０を形成するなど。）が異なっているが、各々
の構成要素の使用材料や形成方法は基本的に実施の形態１と同じであるため、上述の実施
の形態に記載された作製方法を参酌して作製することができる。
【０１６９】
また、半導体装置の他の一形態として図６（Ｂ）にチャネル保護型（チャネルストップ型
ともいう。）ボトムゲート・トップコンタクト構造のトランジスタ６５２を有する半導体
装置を示す。トランジスタ６５２は、逆スタガ型トランジスタとも表現できる。
【０１７０】
図６（Ｂ）に示すように、トランジスタ６５２は、基板１００と、基板１００上の下地絶
縁層１０２と、下地絶縁層１０２上のゲート電極１１０と、ゲート電極１１０及び下地絶
縁層１０２上のゲート絶縁層１０８と、ゲート絶縁層１０８上の半導体層１０６と、半導
体層１０６上の絶縁層６０２と、半導体層１０６および絶縁層６０２上の一対の電極１１
４を有している。また、トランジスタ６５２上に、半導体層１０６、絶縁層６０２および
一対の電極１１４を覆って設けられた絶縁層１１６と、絶縁層１１６上に設けられた第１
の金属酸化物層１１８ａと、第１の金属酸化物層１１８ａ上に設けられた第２の金属酸化
物層１１８ｂと、絶縁層１１６、第１の金属酸化物層１１８ａおよび第２の金属酸化物層
１１８ｂに設けられた開口部を介して一対の電極１１４と電気的に接続して設けられた配
線１２０と、を有している。
【０１７１】
当該半導体装置は、図６（Ａ）の半導体装置と比較して半導体層１０６上に絶縁層６０２
を有している点が異なっている。絶縁層６０２は、エッチング処理（例えば、ドライエッ
チング処理やウェットエッチング処理など。）で一対の電極１１４を形成する際に、一対
の電極１１４よりも下の層までエッチングが到達すること（オーバーエッチングとも言わ
れる。）を防止する効果がある。特に、半導体層１０６が非常に薄い（具体的には、１０
０ｎｍ以下、より具体的には４０ｎｍ以下、さらに具体的には２０ｎｍ以下。）場合、ご
く僅かな厚さでも半導体層１０６がエッチングされると、トランジスタ６５２の電気的特
性が大きく変動する可能性があるため、半導体層１０６の厚さが薄い場合、当該構造とす
ることが好ましい。なお、各々の構成要素の使用材料や形成方法は基本的に実施の形態１
と同じであるため、上述の実施の形態に記載された作製方法を参酌して作製することがで
きる。
【０１７２】
また、半導体装置の他の一形態として図６（Ｃ）にボトムゲート・ボトムコンタクト構造
のトランジスタ６５３を有する半導体装置を示す。トランジスタ６５３は、逆スタガ型ト
ランジスタとも表現できる。
【０１７３】
図６（Ｃ）に示すように、トランジスタ６５３は、基板１００と、基板１００上の下地絶
縁層１０２と、下地絶縁層１０２上のゲート電極１１０と、ゲート電極１１０及び下地絶
縁層１０２上のゲート絶縁層１０８と、ゲート絶縁層１０８上の一対の電極１１４と、ゲ
ート絶縁層１０８及び一対の電極１１４上の半導体層１０６を有している。また、トラン
ジスタ６５３上に、半導体層１０６および一対の電極１１４を覆って設けられた絶縁層１
１６と、絶縁層１１６上に設けられた第１の金属酸化物層１１８ａと、第１の金属酸化物
層１１８ａ上に設けられた第２の金属酸化物層１１８ｂと、絶縁層１１６、第１の金属酸
化物層１１８ａおよび第２の金属酸化物層１１８ｂに設けられた開口部を介して一対の電
極１１４と電気的に接続して設けられた配線１２０と、を有している。
【０１７４】
当該半導体装置は、図６（Ａ）の半導体装置と比較して、半導体層１０６を形成する前に
一対の電極１１４を形成している点で異なっているが、各々の構成要素の使用材料や形成
方法は基本的に実施の形態１と同じであるため、上述の実施の形態に記載された作製方法
を参酌して作製することができる。
【０１７５】
なお、図６（Ａ）乃至図６（Ｃ）では、第１の金属酸化物層１１８ａおよび第２の金属酸
化物層１１８ｂが絶縁層１１６の上に位置する構成となっているが、実施の形態２にて記
載したように、第１の金属酸化物層１１８ａおよび第２の金属酸化物層１１８ｂが絶縁層
１１６の下に位置する構造となっていてもよい。この際の構造および作製方法については
、本実施の形態および実施の形態２を参酌すればよい。
【０１７６】
以上が、本実施の形態の半導体装置の構成および作製方法である。
【０１７７】
（実施の形態４）
本実施の形態では、先の実施の形態で説明した半導体装置を電子機器に適用する場合につ
いて、図７を用いて説明する。本実施の形態では、コンピュータ、携帯情報端末（携帯電
話、携帯型ゲーム機、音響再生装置なども含む。）、電子ペーパー、テレビジョン装置（
テレビ、またはテレビジョン受信機ともいう。）、デジタルビデオカメラなどの電子機器
に、上述の半導体装置を適用する場合について説明する。
【０１７８】
図７（Ａ）は、携帯型の情報端末であり、筐体７０１、筐体７０２、第１の表示部７０３
ａ、第２の表示部７０３ｂなどによって構成されている。筐体７０１と筐体７０２の内部
には、様々な電子部品（例えば、ＣＰＵ、ＭＰＵ、記憶素子など。）が組み込まれている
。また、第１の表示部７０３ａと第２の表示部７０３ｂには、画像を表示するために必要
な電子回路（例えば、駆動回路や選択回路など。）が搭載されている。これら電子部品や
電子回路の中に先の実施の形態に示す、トランジスタへの水分の侵入が抑制された半導体
装置が設けられている。そのため、長期間にわたり性能の劣化（例えば、記憶素子であれ
ば、記憶素子中の半導体装置のしきい値電圧が変動し、誤った情報が記憶されるなど。ま
た、駆動装置であれば、駆動装置中の半導体装置のしきい値電圧が変動し、誤った駆動信
号を出力するなど。）が抑制された携帯型の情報端末が実現される。なお、先の実施の形
態に示す半導体装置は、筐体７０１、筐体７０２の少なくとも一に設けられていればよい
。
【０１７９】
なお、第１の表示部７０３ａおよび第２の表示部７０３ｂの少なくとも一方は、タッチ入
力機能を有する表示部となっており、例えば図７（Ａ）の左図のように、第１の表示部７
０３ａに表示される選択ボタン７０４により「タッチ入力」を行うか、「キーボード入力
」を行うかを選択できる。選択ボタンは様々な大きさで表示できるため、幅広い世代の人
が使いやすさを実感できる。ここで、例えば「キーボード入力」を選択した場合、図７（
Ａ）の右図のように第１の表示部７０３ａにはキーボード７０５が表示される。これによ
り、従来の情報端末と同様に、キーボード入力による素早い文字入力などが可能となる。
【０１８０】
また、図７（Ａ）に示す携帯型の情報端末は、図７（Ａ）の右図のように、筐体７０１と
筐体７０２を分離することができる。これにより、筐体７０２を壁に掛けて大人数で画面
情報を共有しながら、筐体７０１で画面情報をコントロールするといった操作が可能とな
り、非常に便利である。なお、当該装置を使用しない場合は、第１の表示部７０３ａ及び
第２の表示部７０３ｂが向かい合うように、筐体７０１および筐体７０２を重ねた状態と
することが好ましい。これにより、外部より加わる衝撃などから第１の表示部７０３ａ及
び第２の表示部７０３ｂを保護することができる。
【０１８１】
図７（Ａ）に示す携帯型の情報端末は、様々な情報（静止画、動画、テキスト画像など）
を表示する機能、カレンダー、日付又は時刻などを表示部に表示する機能、表示部に表示
した情報を操作又は編集する機能、様々なソフトウェア（プログラム）によって処理を制
御する機能、等を有することができる。また、筐体の裏面や側面に、外部接続用端子（イ
ヤホン端子、ＵＳＢ端子など）、記録媒体挿入部などを備える構成としてもよい。
【０１８２】
また、図７（Ａ）に示す携帯型の情報端末は、無線で情報を送受信できる構成としてもよ
い。無線により、電子書籍サーバから、所望の書籍データなどを購入し、ダウンロードす
る構成とすることも可能である。
【０１８３】
さらに、図７（Ａ）に示す筐体７０１や筐体７０２にアンテナやマイク機能や無線機能を
持たせ、携帯電話として用いてもよい。
【０１８４】
図７（Ｂ）は、テレビジョン装置であり、筐体７２１、表示部７２２、スタンド７２３、
リモコン７２４などで構成されている。テレビジョン装置についても、上述の携帯型の情
報端末と同様に筐体７２１および表示部７２２には、様々な電子部品や電子回路が組み込
まれており（または搭載されており）、これら電子部品や電子回路の中に先の実施の形態
に示す、トランジスタへの水分の侵入が抑制された半導体装置を設けることで、長期間に
わたり性能の劣化が抑制されたテレビジョン装置が実現される。
【０１８５】
図７（Ｃ）は、デジタルカメラであり、筐体７３１、操作スイッチ７３２、バッテリー７
３３などを備えており、また、背面には表示部（本体の裏面にあるため図示しない。）な
どを備えている。デジタルカメラについても、筐体７３１内や表示部などに、先の実施の
形態に示す半導体装置が設けられている。そのため、長期間にわたり性能の劣化が抑制さ
れたデジタルカメラが実現される。
【０１８６】
以上のように、本実施の形態に示す電子機器には、先の実施の形態に係る半導体装置が搭
載されている。このため、消費電力を低減した電子機器が実現される。
【実施例１】
【０１８７】
本実施例では、実施の形態１にて記載した、絶縁層１１６、第１の金属酸化物層１１８
ａおよび第２の金属酸化物層１１８ｂの形成方法についての具体例を記載する。また、当
該層についての各種分析結果を記載する。
【０１８８】
絶縁層１１６は、スパッタリング装置を用いて酸化珪素膜を成膜した。絶縁層１１６の成
膜条件は、使用ターゲット：Ｓｉ、基板温度：Ｒ．Ｔ．、成膜雰囲気：１００％Ｏ２、Ｏ
２ガス流量：３００ｓｃｃｍ、チャンバー内圧力：０．７Ｐａ、使用電源：ＡＣ電源、印
加電力：６ｋＷとし、４００ｎｍの膜厚で成膜した。
【０１８９】
次に、絶縁層１１６と同一の装置を用い、大気解放を行わずに連続して金属酸化物層１１
８を成膜する。これにより、絶縁層１１６と金属酸化物層１１８界面への水分吸着を抑制
できる。
【０１９０】
金属酸化物層１１８の成膜方法は、使用ターゲット：Ｐｕｒｅ−Ａｌ、基板温度：１５０
℃、成膜雰囲気：１００％Ｏ２、Ｏ２ガス流量：３００ｓｃｃｍ、チャンバー内圧力：０
．７Ｐａ、使用電源：ＡＣ電源、印加電力：３０ｋＷとし、５０ｎｍの膜厚で酸化アルミ
ニウム膜を成膜した。
【０１９１】
絶縁層１１６上に成膜した金属酸化物層１１８の断面を、走査型透過電子顕微鏡（ＳＴＥ
Ｍ：Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃ
ｏｐｅ）を用いて観察した結果を図８に示す。図８より、金属酸化物層１１８は、第１の
金属酸化物層１１８ａと第２の金属酸化物層１１８ｂの連続した２層構造となっている。
これは、金属酸化物層１１８は高い印加電力で成膜されるが、その初期段階において、金
属酸化物層１１８を構成する主要元素（ここではアルミニウムおよび酸素。）が、下に形
成された層（ここでは、酸化珪素膜。）の元素を弾き出して金属酸化物層１１８中に混合
（ミキシング効果とも言われる。）し、金属酸化物層１１８の結晶化を阻害することで、
アモルファス構造を有する第１の金属酸化物層１１８ａが形成される。そして、成膜が進
むにつれてミキシング効果が減少し、多結晶構造を有する第２の金属酸化物層１１８ｂが
形成される。
【０１９２】
なお、酸化アルミニウム膜の成膜では、チャンバーの雰囲気、圧力および印加電力などを
調整することにより、上述の２層構造における各層（第１の金属酸化物層１１８ａおよび
第２の金属酸化物層１１８ｂ）の膜厚を人為的に調整することが可能である。
【０１９３】
なお、本実施例では、酸化アルミニウムを用いて第１の金属酸化物層１１８ａおよび第２
の金属酸化物層１１８ｂの連続した積層の成膜についての説明を行ったが、勿論、他の金
属酸化物についても、上述のように成膜における各種パラメータを調整することにより、
連続した積層構造を形成してもよい。
【０１９４】
そして、第１の金属酸化物層１１８ａおよび第２の金属酸化物層１１８ｂの膜質調査を行
うため、各々の層の３箇所についてＸＲＲ測定にて膜密度調査を行った。その結果、第１
の金属酸化物層１１８ａでは、３．０４ｇ／ｃｍ３、３．０２ｇ／ｃｍ３および３．０２
ｇ／ｃｍ３の膜密度が得られ、第２の金属酸化物層１１８ｂでは、３．８０ｇ／ｃｍ３、
３．７８ｇ／ｃｍ３および３．７６ｇ／ｃｍ３の膜密度が得られた。当該測定結果より、
第１の金属酸化物層１１８ａはアモルファス構造を有する酸化アルミニウムであり、第２
の金属酸化物層１１８ｂは多結晶構造を有する酸化アルミニウムであることが示唆される
。
【０１９５】
なお、本実施例では、第１の金属酸化物層１１８ａおよび第２の金属酸化物層１１８ｂと
して酸化アルミニウムを用いた場合について記載したが、他の金属酸化物を用いた場合に
おいても、ＸＲＲにより膜密度を測定し、当該測定結果を文献値などと比較することによ
り、層の状態（アモルファス状態であるか、多結晶状態であるか、など。）を調査するこ
とができる。
【０１９６】
本実施例は、他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することができる。
【符号の説明】
【０１９７】
１００        基板
１０２        下地絶縁層
１０６        半導体層
１０６ａ      高抵抗領域
１０６ｂ      低抵抗領域
１０７        絶縁層
１０８        ゲート絶縁層
１１０        ゲート電極
１１２        側壁絶縁層
１１４        一対の電極
１１６        絶縁層
１１８        金属酸化物層
１１８ａ      第１の金属酸化物層
１１８ｂ      第２の金属酸化物層
１２０        配線
１３０        不純物イオン
１５０        トランジスタ
６０２        絶縁層
６５１        トランジスタ
６５２        トランジスタ
６５３        トランジスタ
７０１        筐体
７０２        筐体
７０３ａ      第１の表示部
７０３ｂ      第２の表示部
７０４        選択ボタン
７０５        キーボード
７２１        筐体
７２２        表示部
７２３        スタンド
７２４        リモコン
７３１        筐体
７３２        操作スイッチ
７３３        バッテリー
【図１】
2018164102.tif 000005
【図２】
2018164102.tif 000006
【図３】
2018164102.tif 000007
【図４】
2018164102.tif 000008
【図５】
2018164102.tif 000009
【図６】
2018164102.tif 000010
【図７】
2018164102.tif 000011
【図８】
2018164102.tif 000012