(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
結晶性を有する第１の酸化アルミニウム膜と、
前記第１の酸化アルミニウム膜上のゲート電極と、
前記ゲート電極上のゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜上の酸化物半導体膜と、
前記酸化物半導体膜上の結晶性を有する第２の酸化アルミニウム膜と、を有し、
前記ゲート電極、前記ゲート絶縁膜、及び前記酸化物半導体膜は、前記第１の酸化アルミニウム膜と前記第２の酸化アルミニウム膜とで挟まれていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
結晶性を有する第１の酸化アルミニウム膜と、
前記第１の酸化アルミニウム膜上のゲート電極と、
前記ゲート電極上のゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜上の酸化物半導体膜と、
前記酸化物半導体膜上の結晶性を有する第２の酸化アルミニウム膜と、を有し、
前記第１の酸化アルミニウム膜の密度は、３．２ｇ／ｃｍ３以上４．１ｇ／ｃｍ３以下であり、
前記第２の酸化アルミニウム膜の密度は、３．２ｇ／ｃｍ３以上４．１ｇ／ｃｍ３以下であり、
前記ゲート電極、前記ゲート絶縁膜、及び前記酸化物半導体膜は、前記第１の酸化アルミニウム膜と前記第２の酸化アルミニウム膜とで挟まれていることを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
結晶性を有する第１の酸化アルミニウム膜と、
前記第１の酸化アルミニウム膜上の酸化物半導体膜と、
前記酸化物半導体膜上のゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜上のゲート電極と、
前記ゲート電極上の結晶性を有する第２の酸化アルミニウム膜と、を有し、
前記酸化物半導体膜、前記ゲート絶縁膜、及び前記ゲート電極は、前記第１の酸化アルミニウム膜と前記第２の酸化アルミニウム膜とで挟まれていることを特徴とする半導体装置。
【請求項４】
結晶性を有する第１の酸化アルミニウム膜と、
前記第１の酸化アルミニウム膜上の酸化物半導体膜と、
前記酸化物半導体膜上のゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜上のゲート電極と、
前記ゲート電極上の結晶性を有する第２の酸化アルミニウム膜と、を有し、
前記第１の酸化アルミニウム膜の密度は、３．２ｇ／ｃｍ３以上４．１ｇ／ｃｍ３以下であり、
前記第２の酸化アルミニウム膜の密度は、３．２ｇ／ｃｍ３以上４．１ｇ／ｃｍ３以下であり、
前記酸化物半導体膜、前記ゲート絶縁膜、及び前記ゲート電極は、前記第１の酸化アルミニウム膜と前記第２の酸化アルミニウム膜とで挟まれていることを特徴とする半導体装置。
【請求項５】
請求項２又は４において、
前記第１の酸化アルミニウム膜及び前記第２の酸化アルミニウム膜の密度は、Ｘ線反射率又はラザフォード後方散乱分光法によって測定された値であることを特徴とする半導体装置。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか一において、
前記酸化物半導体膜は、ＩｎとＧａとＺｎとを有することを特徴とする半導体装置。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれか一において、
前記酸化物半導体膜は、非単結晶であ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】
本発明は、半導体装置およびその作製方法に関する。
【０００２】
また、本発明は、物、方法、製造方法、プロセス、マシーン、マニュファクチャー、また
は、組成物（コンポジション  オブ  マター）に関する。特に、本発明は、例えば、半導
体装置、記憶装置、表示装置、液晶表示装置、発光装置、それらの駆動方法、またはそれ
らを生産する方法に関する。または、本発明は、例えば、当該記憶装置、当該表示装置、
または当該発光装置を有する電子機器に関する。
【０００３】
なお、本明細書中において半導体装置とは、半導体特性を利用することで機能し得る装置
全般をいい、電気光学装置、半導体回路および電子機器などは全て半導体装置である。
【背景技術】
【０００４】
絶縁表面を有する基板上に形成された半導体膜を用いて、トランジスタを構成する技術が
注目されている。該トランジスタは集積回路や表示装置のような半導体装置に広く応用さ
れている。トランジスタに適用可能な半導体膜としてシリコン膜が知られている。
【０００５】
トランジスタの半導体膜に用いられるシリコン膜は、用途によって非晶質と多結晶とが使
い分けられている。例えば、大型の表示装置を構成するトランジスタに適用する場合、大
面積の成膜技術が確立されている非晶質シリコン膜を用いると好適である。一方、駆動回
路を一体形成した高機能の表示装置を構成するトランジスタに適用する場合、高い電界効
果移動度を有するトランジスタを作製可能な多結晶シリコン膜を用いると好適である。多
結晶シリコン膜は、非晶質シリコン膜に対し高温での熱処理、またはレーザービーム処理
を行うことで形成する方法が知られる。
【０００６】
さらに、近年では酸化物半導体膜が注目されている。例えば、キャリア密度が１０１８／
ｃｍ３未満であるインジウム、ガリウムおよび亜鉛を含む非晶質酸化物半導体膜を用いた
トランジスタが開示されている（特許文献１参照。）。
【０００７】
酸化物半導体膜は、スパッタリング法を用いて成膜できるため、大型の表示装置を構成す
るトランジスタに適用することができる。また、酸化物半導体膜を用いたトランジスタは
、高い電界効果移動度を有するため、駆動回路を一体形成した高機能の表示装置を実現で
きる。また、非晶質シリコン膜を用いたトランジスタの生産設備の一部を改良して利用す
ることが可能であるため、設備投資を抑えられるメリットもある。
【０００８】
トランジスタの設けられる基板としてガラスを用いる場合、ガラスに起因する不純物の拡
散により、トランジスタの電気特性の劣化が起こることがある。当該劣化を抑制するため
に、基板とトランジスタとの間にバリア性を有する膜が設けられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００６−１６５５２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
安定した電気特性を有し、信頼性の高い半導体装置を提供することを課題の一とする。ま
た、安定した電気特性を有する半導体装置を提供することを課題の一とする。また、信頼
性の高い半導体装置を提供することを課題の一とする。また、動作速度の速い半導体装置
を提供することを課題の一とする。また、消費電力の小さい半導体装置を提供することを
課題の一とする。また、歩留まり高く半導体装置を提供することを課題の一とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一態様に係る半導体装置は、絶縁表面上に設けられたゲート電極と、ゲート電極
上に設けられたゲート絶縁膜と、ゲート絶縁膜上にあり、ゲート電極と重畳して設けられ
た半導体膜と、半導体膜上に設けられた保護膜と、を有し、保護膜は、結晶性絶縁膜、お
よび結晶性絶縁膜上の酸化アルミニウム膜を有する。
【００１２】
または、本発明の一態様に係る半導体装置は、下地膜と、下地膜上に設けられた半導体膜
と、半導体膜上に設けられたゲート絶縁膜と、ゲート絶縁膜上にあり、前記半導体膜と重
畳して設けられたゲート電極と、を有し、下地膜は、結晶性絶縁膜、および結晶性絶縁膜
上の酸化アルミニウム膜を有する。
【００１３】
または、本発明の一態様に係る半導体装置は、下地膜と、下地膜上に設けられた半導体膜
と、半導体膜上の一部に設けられたゲート絶縁膜と、ゲート絶縁膜上にあり、前記半導体
膜と重畳して設けられたゲート電極と、半導体膜および前記ゲート電極上に設けられた保
護膜と、を有し、保護膜は、結晶性絶縁膜、および結晶性絶縁膜上の酸化アルミニウム膜
を有する。
【００１４】
または、本発明の一態様に係る半導体装置は、半導体膜と、半導体膜と重畳するゲート電
極と、半導体膜およびゲート電極の間に設けられたゲート絶縁膜と、を有し、ゲート絶縁
膜は、結晶性絶縁膜、および結晶性絶縁膜上の酸化アルミニウム膜を有する。
【００１５】
また、結晶性絶縁膜は、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｙ、ＺｒおよびＴａのいずれか一種以上
を含む。
【００１６】
また、酸化アルミニウム膜は結晶性を有する。
【００１７】
また、酸化アルミニウム膜の密度が３．２ｇ／ｃｍ３以上４．１ｇ／ｃｍ３以下である。
【００１８】
結晶性絶縁膜上に酸化アルミニウム膜を設けることで、結晶性を有し、密度が３．２ｇ／
ｃｍ３以上４．１ｇ／ｃｍ３以下である酸化アルミニウム膜を得ることができる。当該酸
化アルミニウム膜は、不純物に対するバリア性が高い。そのため、不純物に起因したトラ
ンジスタの電気特性の変動を抑制することができる。
【００１９】
また、密度が３．２ｇ／ｃｍ３以上４．１ｇ／ｃｍ３以下である酸化アルミニウム膜は、
薬液やプラズマなどに対する耐性が高く、意図しないエッチングなどが起こりにくい。そ
のため、酸化アルミニウム膜の意図しないエッチングによる形状不良の発生を抑制できる
。トランジスタを構成する各層の形状不良は、発生箇所において、エッチング残渣物が生
じる、またさらなる形状不良の原因ともなる。従って、安定した電気特性のトランジスタ
を提供するためには、形状不良の発生を抑制することが重要となる。また、当該酸化アル
ミニウム膜は、不純物に対するバリア性が高い。また、欠陥が少ないため、当該酸化アル
ミニウム膜をゲート絶縁膜に用いることで、ゲート絶縁膜の欠陥に起因したトランジスタ
の電気特性の劣化を抑制することができる。
【発明の効果】
【００２０】
結晶性絶縁膜上に酸化アルミニウム膜を設けることで、結晶性を有し、密度が３．２ｇ／
ｃｍ３以上４．１ｇ／ｃｍ３以下である酸化アルミニウム膜を得ることができる。そのた
め、安定した電気特性を有し、信頼性の高い半導体装置を提供することができる。また、
安定した電気特性を有する半導体装置を提供することができる。また、信頼性の高い半導
体装置を提供することできる。また、動作速度の速い半導体装置を提供することできる。
また、消費電力の小さい半導体装置を提供することができる。また、歩留まり高く半導体
装置を提供することできる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一態様に係るトランジスタの一例を示す上面図および断面図。
【図２】本発明の一態様に係るトランジスタの一例を示す上面図および断面図。
【図３】本発明の一態様に係るトランジスタの一例を示す上面図および断面図。
【図４】本発明の一態様に係るトランジスタの一例を示す上面図および断面図。
【図５】本発明の一態様に係るトランジスタの一例を示す上面図および断面図。
【図６】本発明の一態様に係るトランジスタの一例を示す上面図および断面図。
【図７】図１に示すトランジスタの作製方法の一例を示す断面図。
【図８】図１に示すトランジスタの作製方法の一例を示す断面図。
【図９】図２に示すトランジスタの作製方法の一例を示す断面図。
【図１０】図２に示すトランジスタの作製方法の一例を示す断面図。
【図１１】図３に示すトランジスタの作製方法の一例を示す断面図。
【図１２】図３に示すトランジスタの作製方法の一例を示す断面図。
【図１３】図４に示すトランジスタの作製方法の一例を示す断面図。
【図１４】図４に示すトランジスタの作製方法の一例を示す断面図。
【図１５】図５に示すトランジスタの作製方法の一例を示す断面図。
【図１６】図５に示すトランジスタの作製方法の一例を示す断面図。
【図１７】図６に示すトランジスタの作製方法の一例を示す断面図。
【図１８】図６に示すトランジスタの作製方法の一例を示す断面図。
【図１９】図６に示すトランジスタの作製方法の一例を示す断面図。
【図２０】本発明の一態様に係るトランジスタの一例を示す上面図および断面図。
【図２１】本発明の一態様に係るトランジスタの一例を示す上面図および断面図。
【図２２】本発明の一態様に係るトランジスタの一例を示す上面図および断面図。
【図２３】本発明の一態様に係るトランジスタの一例を示す上面図および断面図。
【図２４】本発明の一態様に係るトランジスタの一例を示す上面図および断面図。
【図２５】本発明の一態様に係るトランジスタの一例を示す上面図および断面図。
【図２６】図２０に示すトランジスタの作製方法の一例を示す断面図。
【図２７】図２０に示すトランジスタの作製方法の一例を示す断面図。
【図２８】図２１に示すトランジスタの作製方法の一例を示す断面図。
【図２９】図２１に示すトランジスタの作製方法の一例を示す断面図。
【図３０】図２２に示すトランジスタの作製方法の一例を示す断面図。
【図３１】図２２に示すトランジスタの作製方法の一例を示す断面図。
【図３２】図２３に示すトランジスタの作製方法の一例を示す断面図。
【図３３】図２３に示すトランジスタの作製方法の一例を示す断面図。
【図３４】図２４に示すトランジスタの作製方法の一例を示す断面図。
【図３５】図２４に示すトランジスタの作製方法の一例を示す断面図。
【図３６】図２５に示すトランジスタの作製方法の一例を示す断面図。
【図３７】図２５に示すトランジスタの作製方法の一例を示す断面図。
【図３８】本発明の一態様に係る半導体装置の回路図、断面図および電気特性を示す図。
【図３９】本発明の一態様に係る半導体装置の断面図。
【図４０】本発明の一態様に係る半導体装置の回路図、電気特性を示す図および断面図。
【図４１】本発明の一態様に係る半導体装置の断面図。
【図４２】本発明の一態様に係るＣＰＵの構成を示すブロック図。
【図４３】本発明の一態様に係るＥＬ素子を用いた表示装置の画素の一部の断面図、発光層の断面図および回路図。
【図４４】本発明の一態様に係るＥＬ素子を用いた表示装置の画素の一部の断面図。
【図４５】本発明の一態様に係る液晶素子を用いた表示装置の画素の回路図および断面図。
【図４６】本発明の一態様に係る液晶素子を用いた表示装置の画素の断面図。
【図４７】本発明の一態様に係る電子機器を説明する図。
【図４８】各試料の走査透過電子顕微鏡による断面ＴＥ像。
【図４９】各試料の走査透過電子顕微鏡による断面ＴＥ像。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
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。なお、図面を用いて発明の構成を説明するにあたり、同じものを指す符号は異
なる図面間でも共通して用いる。なお、同様のものを指す際にはハッチパターンを同じく
し、特に符号を付さない場合がある。
【００２３】
なお、ある一つの実施の形態の中で述べる内容（一部の内容でもよい）は、その実施の形
態で述べる別の内容（一部の内容でもよい）、または／および、一つ若しくは複数の別の
実施の形態で述べる内容（一部の内容でもよい）に対して、適用、組み合わせ、または置
き換えなどを行うことが出来る。
【００２４】
なお、実施の形態の中で述べる内容とは、各々の実施の形態において、様々な図を用いて
述べる内容、または明細書に記載される文章を用いて述べる内容のことである。
【００２５】
なお、ある一つの実施の形態において述べる図（一部でもよい）は、その図の別の部分、
その実施の形態において述べる別の図（一部でもよい）、または／および、一つ若しくは
複数の別の実施の形態において述べる図（一部でもよい）に対して、組み合わせることに
より、さらに多くの図を構成させることが出来る。
【００２６】
なお、図において、大きさ、層の厚さ、または領域は、明瞭化のために誇張されている場
合がある。よって、必ずしもそのスケールに限定されない。
【００２７】
なお、図は、理想的な例を模式的に示したものであり、図に示す形状または値などに限定
されない。例えば、製造技術による形状のばらつき、誤差による形状のばらつき、ノイズ
による信号、電圧、若しくは電流のばらつき、または、タイミングのずれによる信号、電
圧、若しくは電流のばらつきなどを含むことが可能である。
【００２８】
また、電圧は、ある電位と、基準の電位（例えば接地電位（ＧＮＤ）またはソース電位）
との電位差のことを示す場合が多い。よって、電圧を電位と言い換えることが可能である
。
【００２９】
本明細書においては、「電気的に接続する」と表現される場合であっても、現実の回路に
おいては、物理的な接続部分がなく、配線が延在しているだけの場合もある。
【００３０】
なお、専門用語は、特定の実施の形態、または実施例などを述べる目的で用いられる場合
が多い。ただし、本発明の一態様は、専門用語によって、限定して解釈されるものではな
い。
【００３１】
なお、定義されていない文言（専門用語または学術用語などの科学技術文言を含む）は、
通常の当業者が理解する一般的な意味と同等の意味として用いることが可能である。辞書
等により定義されている文言は、関連技術の背景と矛盾がないような意味に解釈されるこ
とが好ましい。
【００３２】
なお、第１、第２として付される序数詞は便宜上用いるものであり、工程順または積層順
を示すものではない。また、本明細書において発明を特定するための事項として固有の名
称を示すものではない。
【００３３】
なお、明細書の中の図面や文章において規定されていない内容について、その内容を除く
ことを規定した発明を構成することが出来る。または、ある値について、上限値と下限値
などで示される数値範囲が記載されている場合、その範囲を任意に狭めることで、または
、その範囲の中の一点を除くことで、その範囲を一部除いて発明を規定することができる
。これらにより、例えば、従来技術が本発明の技術的範囲内に入らないことを規定するこ
とができる。
【００３４】
具体例としては、ある回路において、第１乃至第５のトランジスタを用いている回路図が
記載されているとする。その場合、その回路が、第６のトランジスタを有していないこと
を発明として規定することが可能である。または、その回路が、容量素子を有していない
ことを規定することが可能である。さらに、その回路が、ある特定の接続構造を有してい
る第６のトランジスタを有していない、と規定して発明を構成することができる。または
、その回路が、ある特定の接続構造を有している容量素子を有していない、と規定して発
明を構成することができる。例えば、ゲートが第３のトランジスタのゲートと接続されて
いる第６のトランジスタを有していない、と発明を規定することが可能である。または、
例えば、第１の電極が第３のトランジスタのゲートと接続されている容量素子を有してい
ない、と発明を規定することが可能である。
【００３５】
別の具体例としては、ある値について、例えば、「ある電圧が、３Ｖ以上１０Ｖ以下であ
ることが好適である」と記載されているとする。その場合、例えば、ある電圧が、−２Ｖ
以上１Ｖ以下である場合を除く、と発明を規定することが可能である。または、例えば、
ある電圧が、１３Ｖ以上である場合を除く、と発明を規定することが可能である。なお、
例えば、その電圧が、５Ｖ以上８Ｖ以下であると発明を規定することも可能である。なお
、例えば、その電圧が、概略９Ｖであると発明を規定することも可能である。なお、例え
ば、その電圧が、３Ｖ以上１０Ｖ以下であるが、９Ｖである場合を除くと発明を規定する
ことも可能である。
【００３６】
別の具体例としては、ある値について、例えば、「ある電圧が、１０Ｖであることが好適
である」と記載されているとする。その場合、例えば、ある電圧が、−２Ｖ以上１Ｖ以下
である場合を除く、と発明を規定することが可能である。または、例えば、ある電圧が、
１３Ｖ以上である場合を除く、と発明を規定することが可能である。
【００３７】
別の具体例としては、ある物質の性質について、例えば、「ある膜は、絶縁膜である」と
記載されているとする。その場合、例えば、その絶縁膜が、有機絶縁膜である場合を除く
、と発明を規定することが可能である。または、例えば、その絶縁膜が、無機絶縁膜であ
る場合を除く、と発明を規定することが可能である。
【００３８】
別の具体例としては、ある積層構造について、例えば、「ＡとＢとの間に、ある膜が設け
られている」と記載されているとする。その場合、例えば、その膜が、４層以上の積層膜
である場合を除く、と発明を規定することが可能である。または、例えば、Ａとその膜と
の間に、導電膜が設けられている場合を除く、と発明を規定することが可能である。
【００３９】
なお、本明細書等において記載されている発明は、さまざまな人が実施することが出来る
。しかしながら、その実施は、複数の人にまたがって実施される場合がある。例えば、送
受信システムの場合において、Ａ社が送信機を製造および販売し、Ｂ社が受信機を製造お
よび販売する場合がある。別の例としては、ＴＦＴおよび発光素子を有する発光装置の場
合において、ＴＦＴが形成された半導体装置は、Ａ社が製造および販売する。そして、Ｂ
社がその半導体装置を購入して、その半導体装置に発光素子を成膜して、発光装置として
完成させる、という場合がある。
【００４０】
このような場合、Ａ社またはＢ社のいずれに対しても、特許侵害を主張できるような発明
の一態様を、構成することが出来る。従って、Ａ社またはＢ社に対して、特許侵害を主張
できるような発明の一態様は、明確であり、本明細書等に記載されていると判断する事が
出来る。例えば、送受信システムの場合において、送信機のみで発明の一態様を構成する
ことができ、受信機のみで発明の一態様を構成することができ、それらの発明の一態様は
、明確であり、本明細書等に記載されていると判断することが出来る。別の例としては、
ＴＦＴおよび発光素子を有する発光装置の場合において、ＴＦＴが形成された半導体装置
のみで発明の一態様を構成することができ、ＴＦＴおよび発光素子を有する発光装置のみ
で発明の一態様を構成することができ、それらの発明の一態様は、明確であり、本明細書
等に記載されていると判断することが出来る。
【００４１】
（実施の形態１）
本実施の形態では、本発明の一態様に係るトランジスタについて説明する。
【００４２】
図１（Ａ）は本発明の一態様に係るトランジスタの上面図である。図１（Ａ）に示す一点
鎖線Ａ１−Ａ２に対応する断面図を図１（Ｂ）に示す。また、図１（Ａ）に示す一点鎖線
Ａ３−Ａ４に対応する断面図を図１（Ｃ）に示す。なお、簡単のため、図１（Ａ）におい
ては、ゲート絶縁膜１１２などを省略して示す。
【００４３】
図１（Ｂ）は、基板１００上に設けられた結晶性絶縁膜１３２と、結晶性絶縁膜１３２上
に設けられた酸化アルミニウム膜１３４と、酸化アルミニウム膜１３４上に設けられたゲ
ート電極１０４と、ゲート電極１０４上に設けられたゲート絶縁膜１１２と、ゲート絶縁
膜１１２上にあり、ゲート電極１０４と重畳して設けられた半導体膜１０６と、半導体膜
１０６上に設けられたソース電極１１６ａおよびドレイン電極１１６ｂと、半導体膜１０
６、ソース電極１１６ａおよびドレイン電極１１６ｂ上に設けられた結晶性絶縁膜１３６
と、結晶性絶縁膜１３６上に設けられた酸化アルミニウム膜１３８と、を有するトランジ
スタの断面図である。
【００４４】
ここで、結晶性絶縁膜１３２および結晶性絶縁膜１３６は、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｙ、
ＺｒおよびＴａのいずれか一種以上を含む。具体的には、酸化マグネシウム、酸化チタン
、酸化バナジウム、酸化クロム、酸化イットリウム、酸化ジルコニウムおよび酸化タンタ
ルのいずれかを一種以上含むと好ましい。例えば、酸化ジルコニウムおよび酸化イットリ
ウムを含む絶縁膜を用いることができる。
【００４５】
結晶性絶縁膜１３２および結晶性絶縁膜１３６は、結晶性を有する絶縁膜である。具体的
にはＸ線回折（ＸＲＤ：Ｘ−Ｒａｙ  Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）、電子線回折または中性
子回折によって結晶性が確認できる絶縁膜である。
【００４６】
酸化アルミニウム膜１３４および酸化アルミニウム膜１３８は、結晶性を有する。具体的
にはＸＲＤ、電子線回折または中性子回折によって結晶性が確認できる。
【００４７】
酸化アルミニウム膜１３４は、結晶性絶縁膜１３２との界面近傍においても結晶性を有す
る。また、酸化アルミニウム膜１３８は、結晶性絶縁膜１３６との界面近傍においても結
晶性を有する。対して、下地として、金属膜または非晶質絶縁膜上に酸化アルミニウム膜
を形成した場合、下地の近傍に非晶質酸化アルミニウム膜が形成される。非晶質酸化アル
ミニウム膜は、結晶性を有する酸化アルミニウム膜と比べて低密度の酸化アルミニウム膜
である。
【００４８】
酸化アルミニウム膜１３４および酸化アルミニウム膜１３８は、高密度の酸化アルミニウ
ム膜である。具体的には、Ｘ線反射率（ＸＲＲ：Ｘ−Ｒａｙ  Ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｉｔｙ
）またはラザフォード後方散乱分光法（ＲＢＳ：Ｒｕｔｈｅｒｆｏｒｄ  Ｂａｃｋｓｃａ
ｔｔｅｒｉｎｇ  Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）によって密度が３．２ｇ／ｃｍ３以上４．
１ｇ／ｃｍ３以下の酸化アルミニウム膜である。酸化アルミニウム膜１３４および酸化ア
ルミニウム膜１３８は、不純物に対するバリア性が高いため、不純物に起因したトランジ
スタの電気特性の劣化を抑制できる。
【００４９】
なお、酸化アルミニウム膜１３４は、結晶性絶縁膜１３２の近傍に低密度層を有さない。
また、酸化アルミニウム膜１３８は、結晶性絶縁膜１３６の近傍に低密度層を有さない。
具体的には、ＸＲＲによって密度が３．２ｇ／ｃｍ３未満の層を有さない。対して、下地
として、金属膜または非晶質絶縁膜上に酸化アルミニウム膜を形成した場合、下地の近傍
に低密度の酸化アルミニウム膜が形成される。低密度の酸化アルミニウム膜は、薬液に対
する耐性が低く、トランジスタの作製時における薬液処理において、意図せずエッチング
されてしまうことがある。その結果、形状不良が生じ、トランジスタの動作に不具合が現
れることがある。
【００５０】
半導体膜１０６は、シリコン膜、ゲルマニウム膜、シリコンゲルマニウム膜、ヒ化ガリウ
ム膜、炭化シリコン膜または窒化ガリウム膜を用いればよい。なお、半導体膜１０６とし
て、有機半導体膜を用いてもよい。また、半導体膜１０６として、酸化物半導体膜を用い
てもよい。
【００５１】
なお、酸化物半導体膜として、Ｉｎ−Ｍ−Ｚｎ酸化物膜を用いればよい。ここで、金属元
素Ｍは酸素との結合エネルギーがＩｎおよびＺｎよりも高い元素である。または、Ｉｎ−
Ｍ−Ｚｎ酸化物膜から酸素が脱離することを抑制する機能を有する元素である。金属元素
Ｍの作用によって、酸化物半導体膜中の酸素欠損の生成が抑制される。なお、酸化物半導
体膜の酸素欠損はキャリアを生成することがある。そのため、金属元素Ｍの作用によって
、酸化物半導体膜中のキャリア密度が増大し、オフ電流が増大することを抑制できる。ま
た、酸素欠損に起因するトランジスタの電気特性の変動を低減することができ、信頼性の
高いトランジスタを得ることができる。
【００５２】
金属元素Ｍは、具体的にはＡｌ、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｇａ
、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｓｎ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄ
ｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｈｆ、ＴａまたはＷとすればよく、好ましくはＡｌ
、Ｔｉ、Ｇａ、Ｙ、Ｚｒ、ＣｅまたはＨｆとする。金属元素Ｍは、前述の元素から一種ま
たは二種以上選択すればよい。また、金属元素Ｍの代わりにＳｉまたはＧｅを用いても構
わない。
【００５３】
また、酸化物半導体膜は、水素濃度を、２×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下、好ましく
は５×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下、さらに好ましくは１×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃ
ｍ３以下とする。これは、酸化物半導体膜に含まれる水素が、意図しないキャリアを生成
することがあるためである。生成されたキャリアは、トランジスタのオフ電流を増大させ
、かつトランジスタの電気特性を変動させる要因となる。従って、酸化物半導体膜の水素
濃度を上述の範囲とすることで、トランジスタのオフ電流の増大を抑制し、かつトランジ
スタの電気特性の変動を抑制することができる。
【００５４】
酸化物半導体膜は、例えば非単結晶を有してもよい。非単結晶は、例えば、ＣＡＡＣ（Ｃ
Ａｘｉｓ  Ａｌｉｇｎｅｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ）、多結晶、微結晶、非晶質を有する。非
晶質は、微結晶、ＣＡＡＣよりも欠陥準位密度が高い。また、微結晶は、ＣＡＡＣよりも
欠陥準位密度が高い。なお、ＣＡＡＣを有する酸化物半導体を、ＣＡＡＣ−ＯＳ（Ｃ  Ａ
ｘｉｓ  Ａｌｉｇｎｅｄ  Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃ
ｔｏｒ）と呼ぶ。
【００５５】
酸化物半導体膜は、例えばＣＡＡＣ−ＯＳを有してもよい。ＣＡＡＣ−ＯＳは、例えば、
ｃ軸配向し、ａ軸または／およびｂ軸はマクロに揃っていない。
【００５６】
酸化物半導体膜は、例えば微結晶を有してもよい。なお、微結晶を有する酸化物半導体を
、微結晶酸化物半導体と呼ぶ。微結晶酸化物半導体膜は、例えば、１ｎｍ以上１０ｎｍ未
満のサイズの微結晶（ナノ結晶ともいう。）を膜中に含む酸化物半導体を有している。
【００５７】
酸化物半導体膜は、例えば非晶質を有してもよい。なお、非晶質を有する酸化物半導体を
、非晶質酸化物半導体と呼ぶ。非晶質酸化物半導体膜は、例えば、原子配列が無秩序であ
り、結晶成分を有さない。または、非晶質酸化物半導体膜は、例えば、完全な非晶質であ
り、結晶部を有さない。
【００５８】
なお、酸化物半導体膜が、ＣＡＡＣ−ＯＳ、微結晶酸化物半導体、非晶質酸化物半導体の
混合膜であってもよい。混合膜は、例えば、非晶質酸化物半導体の領域と、微結晶酸化物
半導体の領域と、ＣＡＡＣ−ＯＳの領域と、を有する。また、混合膜は、例えば、非晶質
酸化物半導体の領域と、微結晶酸化物半導体の領域と、ＣＡＡＣ−ＯＳの領域と、の積層
構造を有してもよい。
【００５９】
なお、酸化物半導体膜は、例えば、単結晶を有してもよい。
【００６０】
酸化物半導体膜は、複数の結晶部を有し、当該結晶部のｃ軸が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っていることが好ましい。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。そのような酸化物半導体膜
の一例としては、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜がある。
【００６１】
ＣＡＡＣ−ＯＳ膜に含まれる結晶部は、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  Ｅｌ
ｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）による観察像では、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜に含まれる
結晶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膜には明
確な粒界（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−Ｏ
Ｓ膜は、粒界に起因する電子移動度の低下が抑制される。
【００６２】
ＣＡＡＣ−ＯＳ膜に含まれる結晶部は、例えば、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なるように揃い、かつａｂ面に垂直
な方向から見て金属原子が三角形状または六角形状に配列し、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、８０°以上１００°以下、好ましくは８５°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、−１０°以上１０°以下、好まし
くは−５°以上５°以下の範囲も含まれることとする。
【００６３】
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、酸化物半導体膜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の結晶
性が低下することもある。
【００６４】
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なるように揃うため、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。また、結晶部は、成膜したとき、または成膜後に加熱処理などの結晶化処理を行
ったときに形成される。従って、結晶部のｃ軸は、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になるように揃う。
【００６５】
ＣＡＡＣ−ＯＳ膜を用いたトランジスタは、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。
【００６６】
酸化物半導体膜は、シリコン膜と比べて１〜２ｅＶ程度バンドギャップが大きい。そのた
め、酸化物半導体膜を用いたトランジスタは、衝突イオン化が起こりにくく、アバランシ
ェブレークダウンが起こりにくい。即ち、当該トランジスタは、ホットキャリア劣化が起
こりにくいといえる。
【００６７】
また、以上のように半導体膜１０６として酸化物半導体膜を用いた場合、酸化物半導体膜
はキャリアの生成が少ないため、半導体膜１０６の厚さが厚い場合（例えば、１５ｎｍ以
上１００ｎｍ未満）でも、ゲート電極１０４の電界によってチャネル領域を完全空乏化さ
せることができる。従って、酸化物半導体膜を用いたトランジスタは、パンチスルー現象
によるオフ電流の増大およびしきい値電圧の変動が起こらない。例えば、チャネル長が３
μｍのとき、チャネル幅１μｍあたりのオフ電流を、室温において１０−２１Ａ未満、ま
たは１０−２４Ａ未満とすることができる。
【００６８】
キャリア生成源の一つである、酸化物半導体膜中の酸素欠損は、電子スピン共鳴（ＥＳＲ
：Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｓｐｉｎ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）によって評価できる。即ち、酸素
欠損の少ない酸化物半導体膜は、ＥＳＲによって、酸素欠損に起因する信号を有さない酸
化物半導体膜と言い換えることができる。具体的には、酸素欠損に起因するスピン密度が
、５×１０１６ｓｐｉｎｓ／ｃｍ３未満の酸化物半導体膜である。なお、酸化物半導体膜
が酸素欠損を有すると、ＥＳＲにてｇ値が１．９３近傍に対称性を有する信号が現れる。
【００６９】
ここで、基板１００に大きな制限はないが、少なくとも、後の熱処理に耐え得る程度の耐
熱性を有している必要がある。例えば、ガラス基板、セラミック基板、石英基板、サファ
イア基板などを、基板１００として用いてもよい。また、シリコンや炭化シリコンなどの
単結晶半導体基板、多結晶半導体基板、シリコンゲルマニウムなどの化合物半導体基板、
ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板などを適用することも可能で
あり、これらの基板上に半導体素子が設けられたものを、基板１００として用いてもよい
。
【００７０】
また、基板１００として、第５世代（１０００ｍｍ×１２００ｍｍまたは１３００ｍｍ×
１５００ｍｍ）、第６世代（１５００ｍｍ×１８００ｍｍ）、第７世代（１８７０ｍｍ×
２２００ｍｍ）、第８世代（２２００ｍｍ×２５００ｍｍ）、第９世代（２４００ｍｍ×
２８００ｍｍ）、第１０世代（２８８０ｍｍ×３１３０ｍｍ）などの大型ガラス基板を用
いる場合、半導体装置の作製工程における加熱処理などで生じる基板１００の縮みによっ
て、微細な加工が困難になる場合ある。そのため、前述したような大型ガラス基板を基板
１００として用いる場合、加熱処理による縮みの小さいものを用いることが好ましい。例
えば、基板１００として、４００℃、好ましくは４５０℃、さらに好ましくは５００℃の
温度で１時間加熱処理を行った後の縮み量が１０ｐｐｍ以下、好ましくは５ｐｐｍ以下、
さらに好ましくは３ｐｐｍ以下である大型ガラス基板を用いればよい。
【００７１】
また、基板１００として、可とう性基板を用いてもよい。なお、可とう性基板上にトラン
ジスタを設ける方法としては、非可とう性の基板上にトランジスタを作製した後、トラン
ジスタを剥離し、可とう性基板である基板１００に転置する方法もある。その場合には、
非可とう性基板とトランジスタとの間に剥離層を設けるとよい。
【００７２】
ゲート電極１０４は、Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｙ、Ｚｒ、Ｍｏ、Ａｇ、Ｔ
ａおよびＷを一種以上含む、単体、窒化物、酸化物または合金を、単層で、または積層で
用いればよい。
【００７３】
ソース電極１１６ａおよびドレイン電極１１６ｂは、Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃ
ｕ、Ｙ、Ｚｒ、Ｍｏ、Ａｇ、ＴａおよびＷを一種以上含む、単体、窒化物、酸化物または
合金を、単層で、または積層で用いればよい。なお、ソース電極１１６ａとドレイン電極
１１６ｂの導電膜は同一であってもよいし、異なっていてもよい。
【００７４】
保護絶縁膜１１８は、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化シリコン、酸化窒化シ
リコン、窒化酸化シリコン、窒化シリコン、酸化ゲルマニウム、酸化イットリウム、酸化
ジルコニウム、酸化ランタン、酸化ネオジム、酸化ハフニウムおよび酸化タンタルから一
種以上を含む絶縁膜を、単層で、または積層で用いればよい。
【００７５】
酸化窒化シリコンは、その組成において、窒素よりも酸素の含有量が多いものを示し、ま
た、窒化酸化シリコンは、その組成において、酸素よりも窒素の含有量が多いものを示す
。
【００７６】
保護絶縁膜１１８は、過剰酸素を含む絶縁膜であると好ましい。
【００７７】
保護絶縁膜１１８が過剰酸素を含む絶縁膜である場合、酸化物半導体膜の酸素欠損を低減
することができる。
【００７８】
過剰酸素を含む絶縁膜とは、ＴＤＳ（Ｔｈｅｒｍａｌ  Ｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃ
ｔｒｏｓｃｏｐｙ：昇温脱離ガス分光法）分析にて放出される酸素が酸素原子に換算して
１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上、１×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上または１×
１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上である絶縁膜をいう。
【００７９】
ここで、ＴＤＳ分析を用いた酸素の放出量の測定方法について、以下に説明する。
【００８０】
ＴＤＳ分析したときの気体の全放出量は、放出ガスのイオン強度の積分値に比例する。そ
してこの積分値と標準試料との比較により、気体の全放出量を計算することができる。
【００８１】
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、数式（１）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で検出されるガスの全て
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１
７の酸素原子および質量数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。
【００８２】
【数１】
0006367412.tif 000002
【００８３】
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分析したときのイオン強度の積分値である。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分析したときのイオン強度の積分値であ
る。αは、ＴＤＳ分析におけるイオン強度に影響する係数である。数式（１）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／ｃｍ２の水素原子を含むシリコンウェハを用いて測定した
。
【００８４】
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。
【００８５】
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。
【００８６】
または、過剰酸素を含む絶縁膜は、過酸化ラジカルを含む絶縁膜であってもよい。具体的
には、過酸化ラジカルに起因するスピン密度が、５×１０１７ｓｐｉｎｓ／ｃｍ３以上の
絶縁膜である。なお、過酸化ラジカルを含む絶縁膜は、ＥＳＲにて、ｇ値が２．０１近傍
に非対称の信号を有する絶縁膜である。
【００８７】
または、過剰酸素を含む絶縁膜は、酸素が過剰な酸化シリコン（ＳｉＯＸ（Ｘ＞２））で
あってもよい。酸素が過剰な酸化シリコン（ＳｉＯＸ（Ｘ＞２））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、ＲＢＳにより測定した値である。
【００８８】
ゲート絶縁膜１１２は、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化シリコン、酸化窒化
シリコン、窒化酸化シリコン、窒化シリコン、酸化ゲルマニウム、酸化イットリウム、酸
化ジルコニウム、酸化ランタン、酸化ネオジム、酸化ハフニウムおよび酸化タンタルから
一種以上を含む絶縁膜を、単層で、または積層で用いればよい。
【００８９】
ゲート絶縁膜１１２は、過剰酸素を含む絶縁膜であると好ましい。
【００９０】
ゲート絶縁膜１１２が過剰酸素を含む絶縁膜である場合、酸化物半導体膜の酸素欠損を低
減することができる。
【００９１】
図１に示すトランジスタは、結晶性を有し、密度の高い酸化アルミニウム膜１３４および
酸化アルミニウム膜１３８に囲まれた構造を有する。従って、トランジスタの外部からの
不純物に対して高いバリア性を有する。また、当該酸化アルミニウム膜は、酸素不透過で
あるため、トランジスタ内部に含まれる過剰酸素の外方拡散を抑制できる。
【００９２】
従って、図１に示すトランジスタは、安定した電気特性を有する。
【００９３】
なお、図１では、結晶性絶縁膜１３２および酸化アルミニウム膜１３４、ならびに結晶性
絶縁膜１３６および酸化アルミニウム膜１３８の全てを有する構造を示したが、これに限
定されない。例えば、結晶性絶縁膜１３２および酸化アルミニウム膜１３４が設けられな
くても構わない。または、結晶性絶縁膜１３６および酸化アルミニウム膜１３８が設けら
れなくても構わない。
【００９４】
次に、図１とは異なる構造のトランジスタについて、図２を用いて説明する。
【００９５】
図２（Ａ）は本発明の一態様に係るトランジスタの上面図である。図２（Ａ）に示す一点
鎖線Ｂ１−Ｂ２に対応する断面図を図２（Ｂ）に示す。また、図２（Ａ）に示す一点鎖線
Ｂ３−Ｂ４に対応する断面図を図２（Ｃ）に示す。なお、簡単のため、図２（Ａ）におい
ては、ゲート絶縁膜２１２などを省略して示す。
【００９６】
図２（Ｂ）は、基板２００上に設けられた結晶性絶縁膜２３２と、結晶性絶縁膜２３２上
に設けられた酸化アルミニウム膜２３４と、酸化アルミニウム膜２３４上に設けられたゲ
ート電極２０４と、ゲート電極２０４上に設けられたゲート絶縁膜２１２と、ゲート絶縁
膜２１２上に設けられたソース電極２１６ａおよびドレイン電極２１６ｂと、ゲート絶縁
膜２１２、ソース電極２１６ａおよびドレイン電極２１６ｂ上にあり、ゲート電極２０４
と重畳して設けられた半導体膜２０６と、半導体膜２０６、ソース電極２１６ａおよびド
レイン電極２１６ｂ上に設けられた結晶性絶縁膜２３６と、結晶性絶縁膜２３６上に設け
られた酸化アルミニウム膜２３８と、を有するトランジスタの断面図である。
【００９７】
ここで、結晶性絶縁膜２３２および結晶性絶縁膜２３６は、結晶性絶縁膜１３２および結
晶性絶縁膜１３６として示した絶縁膜から選択して用いればよい。
【００９８】
結晶性絶縁膜２３２および結晶性絶縁膜２３６は、結晶性を有する絶縁膜である。具体的
にはＸＲＤ、電子線回折または中性子回折によって結晶性が確認できる絶縁膜である。
【００９９】
酸化アルミニウム膜２３４および酸化アルミニウム膜２３８は、結晶性を有する。具体的
にはＸＲＤ、電子線回折または中性子回折によって結晶性が確認できる。
【０１００】
酸化アルミニウム膜２３４は、結晶性絶縁膜２３２との界面近傍においても結晶性を有す
る。また、酸化アルミニウム膜２３８は、結晶性絶縁膜２３６との界面近傍においても結
晶性を有する。対して、下地として、金属膜または非晶質絶縁膜上に酸化アルミニウム膜
を形成した場合、下地の近傍に非晶質酸化アルミニウム膜が形成される。
【０１０１】
酸化アルミニウム膜２３４および酸化アルミニウム膜２３８は、高密度の酸化アルミニウ
ム膜である。具体的には、ＸＲＲまたはＲＢＳによって密度が３．２ｇ／ｃｍ３以上４．
１ｇ／ｃｍ３以下の酸化アルミニウム膜である。酸化アルミニウム膜２３４および酸化ア
ルミニウム膜２３８は、不純物に対するバリア性が高いため、不純物に起因したトランジ
スタの電気特性の劣化を抑制できる。
【０１０２】
なお、酸化アルミニウム膜２３４は、結晶性絶縁膜２３２の近傍に低密度層を有さない。
また、酸化アルミニウム膜２３８は、結晶性絶縁膜２３６の近傍に低密度層を有さない。
具体的には、ＸＲＲによって密度が３．２ｇ／ｃｍ３未満の層を有さない。対して、下地
として、金属膜または非晶質絶縁膜上に酸化アルミニウム膜を形成した場合、下地の近傍
に低密度の酸化アルミニウム膜が形成される。低密度の酸化アルミニウム膜は、薬液に対
する耐性が低く、トランジスタの作製時における薬液処理において、意図せずエッチング
されてしまうことがある。その結果、形状不良が生じ、トランジスタの動作に不具合が現
れることがある。
【０１０３】
半導体膜２０６は、半導体膜１０６の記載を参照する。
【０１０４】
基板２００は、基板１００の記載を参照する。
【０１０５】
ゲート電極２０４は、ゲート電極１０４の記載を参照する。
【０１０６】
ソース電極２１６ａおよびドレイン電極２１６ｂは、ソース電極１１６ａおよびドレイン
電極１１６ｂの記載を参照する。
【０１０７】
保護絶縁膜２１８は、保護絶縁膜１１８の記載を参照する。
【０１０８】
保護絶縁膜２１８は、過剰酸素を含む絶縁膜であると好ましい。
【０１０９】
保護絶縁膜２１８が過剰酸素を含む絶縁膜である場合、酸化物半導体膜の酸素欠損を低減
することができる。
【０１１０】
ゲート絶縁膜２１２は、ゲート絶縁膜１１２の記載を参照する。
【０１１１】
ゲート絶縁膜２１２は、過剰酸素を含む絶縁膜であると好ましい。
【０１１２】
ゲート絶縁膜２１２が過剰酸素を含む絶縁膜である場合、酸化物半導体膜の酸素欠損を低
減することができる。
【０１１３】
図２に示すトランジスタは、結晶性を有し、密度の高い酸化アルミニウム膜２３４および
酸化アルミニウム膜２３８に囲まれた構造を有する。従って、トランジスタの外部からの
不純物に対して高いバリア性を有する。また、当該酸化アルミニウム膜は、酸素不透過で
あるため、トランジスタ内部に含まれる過剰酸素の外方拡散を抑制できる。
【０１１４】
従って、図２に示すトランジスタは、安定した電気特性を有する。
【０１１５】
なお、図２では、結晶性絶縁膜２３２および酸化アルミニウム膜２３４、ならびに結晶性
絶縁膜２３６および酸化アルミニウム膜２３８の全てを有する構造を示したが、これに限
定されない。例えば、結晶性絶縁膜２３２および酸化アルミニウム膜２３４が設けられな
くても構わない。または、結晶性絶縁膜２３６および酸化アルミニウム膜２３８が設けら
れなくても構わない。
【０１１６】
次に、図１および図２とは異なる構造のトランジスタについて、図３を用いて説明する。
【０１１７】
図３（Ａ）は本発明の一態様に係るトランジスタの上面図である。図３（Ａ）に示す一点
鎖線Ｃ１−Ｃ２に対応する断面図を図３（Ｂ）に示す。また、図３（Ａ）に示す一点鎖線
Ｃ３−Ｃ４に対応する断面図を図３（Ｃ）に示す。なお、簡単のため、図３（Ａ）におい
ては、ゲート絶縁膜３１２などを省略して示す。
【０１１８】
図３（Ｂ）は、基板３００上に設けられた結晶性絶縁膜３３２と、結晶性絶縁膜３３２上
に設けられた酸化アルミニウム膜３３４と、酸化アルミニウム膜３３４上に設けられた下
地絶縁膜３０２と、下地絶縁膜３０２上に設けられた半導体膜３０６と、半導体膜３０６
上に設けられたソース電極３１６ａおよびドレイン電極３１６ｂと、半導体膜３０６、ソ
ース電極３１６ａおよびドレイン電極３１６ｂ上に設けられたゲート絶縁膜３１２と、ゲ
ート絶縁膜３１２上にあり、半導体膜３０６と重畳して設けられたゲート電極３０４と、
ゲート電極３０４上に設けられた結晶性絶縁膜３３６と、結晶性絶縁膜３３６上に設けら
れた酸化アルミニウム膜３３８と、を有するトランジスタの断面図である。
【０１１９】
ここで、結晶性絶縁膜３３２および結晶性絶縁膜３３６は、結晶性絶縁膜１３２および結
晶性絶縁膜１３６として示した絶縁膜から選択して用いればよい。
【０１２０】
結晶性絶縁膜３３２および結晶性絶縁膜３３６は、結晶性を有する絶縁膜である。具体的
にはＸＲＤ、電子線回折または中性子回折によって結晶性が確認できる絶縁膜である。
【０１２１】
酸化アルミニウム膜３３４および酸化アルミニウム膜３３８は、結晶性を有する。具体的
にはＸＲＤ、電子線回折または中性子回折によって結晶性が確認できる。
【０１２２】
酸化アルミニウム膜３３４は、結晶性絶縁膜３３２との界面近傍においても結晶性を有す
る。また、酸化アルミニウム膜３３８は、結晶性絶縁膜３３６との界面近傍においても結
晶性を有する。対して、下地として、金属膜または非晶質絶縁膜上に酸化アルミニウム膜
を形成した場合、下地の近傍に非晶質酸化アルミニウム膜が形成される。
【０１２３】
酸化アルミニウム膜３３４および酸化アルミニウム膜３３８は、高密度の酸化アルミニウ
ム膜である。具体的には、ＸＲＲまたはＲＢＳによって密度が３．２ｇ／ｃｍ３以上４．
１ｇ／ｃｍ３以下の酸化アルミニウム膜である。酸化アルミニウム膜３３４および酸化ア
ルミニウム膜３３８は、不純物に対するバリア性が高いため、不純物に起因したトランジ
スタの電気特性の劣化を抑制できる。
【０１２４】
なお、酸化アルミニウム膜３３４は、結晶性絶縁膜３３２の近傍に低密度層を有さない。
また、酸化アルミニウム膜３３８は、結晶性絶縁膜３３６の近傍に低密度層を有さない。
具体的には、ＸＲＲによって密度が３．２ｇ／ｃｍ３未満の層を有さない。対して、下地
として、金属膜または非晶質絶縁膜上に酸化アルミニウム膜を形成した場合、下地の近傍
に低密度の酸化アルミニウム膜が形成される。低密度の酸化アルミニウム膜は、薬液に対
する耐性が低く、トランジスタの作製時における薬液処理において、意図せずエッチング
されてしまうことがある。その結果、形状不良が生じ、トランジスタの動作に不具合が現
れることがある。
【０１２５】
半導体膜３０６は、半導体膜１０６の記載を参照する。
【０１２６】
基板３００は、基板１００の記載を参照する。
【０１２７】
下地絶縁膜３０２は、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化シリコン、酸化窒化シ
リコン、窒化酸化シリコン、窒化シリコン、酸化ゲルマニウム、酸化イットリウム、酸化
ジルコニウム、酸化ランタン、酸化ネオジム、酸化ハフニウムおよび酸化タンタルから一
種以上を含む絶縁膜を、単層で、または積層で用いればよい。
【０１２８】
下地絶縁膜３０２は、過剰酸素を含む絶縁膜であると好ましい。
【０１２９】
下地絶縁膜３０２が過剰酸素を含む絶縁膜である場合、酸化物半導体膜の酸素欠損を低減
することができる。
【０１３０】
ゲート絶縁膜３１２は、ゲート絶縁膜１１２の記載を参照する。
【０１３１】
ゲート絶縁膜３１２は、過剰酸素を含む絶縁膜であると好ましい。
【０１３２】
ゲート絶縁膜３１２が過剰酸素を含む絶縁膜である場合、酸化物半導体膜の酸素欠損を低
減することができる。
【０１３３】
ソース電極３１６ａおよびドレイン電極３１６ｂは、ソース電極１１６ａおよびドレイン
電極１１６ｂの記載を参照する。
【０１３４】
ゲート電極３０４は、ゲート電極１０４の記載を参照する。
【０１３５】
図３に示すトランジスタは、結晶性を有し、密度の高い酸化アルミニウム膜３３４および
酸化アルミニウム膜３３８に囲まれた構造を有する。従って、トランジスタの外部からの
不純物に対して高いバリア性を有する。また、当該酸化アルミニウム膜は、酸素不透過で
あるため、トランジスタ内部に含まれる過剰酸素の外方拡散を抑制できる。
【０１３６】
従って、図３に示すトランジスタは、安定した電気特性を有する。
【０１３７】
なお、図３では、結晶性絶縁膜３３２および酸化アルミニウム膜３３４、ならびに結晶性
絶縁膜３３６および酸化アルミニウム膜３３８の全てを有する構造を示したが、これに限
定されない。例えば、結晶性絶縁膜３３２および酸化アルミニウム膜３３４が設けられな
くても構わない。または、結晶性絶縁膜３３６および酸化アルミニウム膜３３８が設けら
れなくても構わない。
【０１３８】
次に、図１乃至図３とは異なる構造のトランジスタについて、図４を用いて説明する。
【０１３９】
図４（Ａ）は本発明の一態様に係るトランジスタの上面図である。図４（Ａ）に示す一点
鎖線Ｄ１−Ｄ２に対応する断面図を図４（Ｂ）に示す。また、図４（Ａ）に示す一点鎖線
Ｄ３−Ｄ４に対応する断面図を図４（Ｃ）に示す。なお、簡単のため、図４（Ａ）におい
ては、ゲート絶縁膜４１２などを省略して示す。
【０１４０】
図４（Ｂ）は、基板４００上に設けられた結晶性絶縁膜４３２と、結晶性絶縁膜４３２上
に設けられた酸化アルミニウム膜４３４と、酸化アルミニウム膜４３４上に設けられた下
地絶縁膜４０２と、下地絶縁膜４０２上に設けられたソース電極４１６ａおよびドレイン
電極４１６ｂと、下地絶縁膜４０２、ソース電極４１６ａおよびドレイン電極４１６ｂ上
に設けられた半導体膜４０６と、半導体膜４０６上に設けられたゲート絶縁膜４１２と、
ゲート絶縁膜４１２上にあり、半導体膜４０６と重畳して設けられたゲート電極４０４と
、ゲート電極４０４上に設けられた結晶性絶縁膜４３６と、結晶性絶縁膜４３６上に設け
られた酸化アルミニウム膜４３８と、を有するトランジスタの断面図である。なお、ゲー
ト絶縁膜４１２は、結晶性絶縁膜４１２ａ、および結晶性絶縁膜４１２ａ上に設けられた
酸化アルミニウム膜４１２ｂを有する。
【０１４１】
ここで、結晶性絶縁膜４３２および結晶性絶縁膜４３６は、結晶性絶縁膜１３２および結
晶性絶縁膜１３６として示した絶縁膜から選択して用いればよい。
【０１４２】
結晶性絶縁膜４３２および結晶性絶縁膜４３６は、結晶性を有する絶縁膜である。具体的
にはＸＲＤ、電子線回折または中性子回折によって結晶性が確認できる絶縁膜である。
【０１４３】
酸化アルミニウム膜４３４および酸化アルミニウム膜４３８は、結晶性を有する。具体的
にはＸＲＤ、電子線回折または中性子回折によって結晶性が確認できる。
【０１４４】
酸化アルミニウム膜４３４は、結晶性絶縁膜４３２との界面近傍においても結晶性を有す
る。また、酸化アルミニウム膜４３８は、結晶性絶縁膜４３６との界面近傍においても結
晶性を有する。対して、下地として、金属膜または非晶質絶縁膜上に酸化アルミニウム膜
を形成した場合、下地の近傍に非晶質酸化アルミニウム膜が形成される。
【０１４５】
酸化アルミニウム膜４３４および酸化アルミニウム膜４３８は、高密度の酸化アルミニウ
ム膜である。具体的には、ＸＲＲまたはＲＢＳによって密度が３．２ｇ／ｃｍ３以上４．
１ｇ／ｃｍ３以下の酸化アルミニウム膜である。酸化アルミニウム膜４３４および酸化ア
ルミニウム膜４３８は、不純物に対するバリア性が高いため、不純物に起因したトランジ
スタの電気特性の劣化を抑制できる。
【０１４６】
なお、酸化アルミニウム膜４３４は、結晶性絶縁膜４３２の近傍に低密度層を有さない。
また、酸化アルミニウム膜４３８は、結晶性絶縁膜４３６の近傍に低密度層を有さない。
具体的には、ＸＲＲによって密度が３．２ｇ／ｃｍ３未満の層を有さない。対して、下地
として、金属膜または非晶質絶縁膜上に酸化アルミニウム膜を形成した場合、下地の近傍
に低密度の酸化アルミニウム膜が形成される。低密度の酸化アルミニウム膜は、薬液に対
する耐性が低く、トランジスタの作製時における薬液処理において、意図せずエッチング
されてしまうことがある。その結果、形状不良が生じ、トランジスタの動作に不具合が現
れることがある。
【０１４７】
半導体膜４０６は、半導体膜１０６の記載を参照する。
【０１４８】
基板４００は、基板１００の記載を参照する。
【０１４９】
下地絶縁膜４０２は、下地絶縁膜３０２の記載を参照する。
【０１５０】
下地絶縁膜４０２は、過剰酸素を含む絶縁膜であると好ましい。
【０１５１】
下地絶縁膜４０２が過剰酸素を含む絶縁膜である場合、酸化物半導体膜の酸素欠損を低減
することができる。
【０１５２】
ゲート絶縁膜４１２は、ゲート絶縁膜１１２の記載を参照する。
【０１５３】
ゲート絶縁膜４１２は、過剰酸素を含む絶縁膜であると好ましい。
【０１５４】
ゲート絶縁膜４１２が過剰酸素を含む絶縁膜である場合、酸化物半導体膜の酸素欠損を低
減することができる。
【０１５５】
ソース電極４１６ａおよびドレイン電極４１６ｂは、ソース電極１１６ａおよびドレイン
電極１１６ｂの記載を参照する。
【０１５６】
ゲート電極４０４は、ゲート電極１０４の記載を参照する。
【０１５７】
図４に示すトランジスタは、結晶性を有し、密度の高い酸化アルミニウム膜４３４および
酸化アルミニウム膜４３８に囲まれた構造を有する。従って、トランジスタの外部からの
不純物に対して高いバリア性を有する。また、当該酸化アルミニウム膜は、酸素不透過で
あるため、トランジスタ内部に含まれる過剰酸素の外方拡散を抑制できる。
【０１５８】
従って、図４に示すトランジスタは、安定した電気特性を有する。
【０１５９】
なお、図４では、結晶性絶縁膜４３２および酸化アルミニウム膜４３４、ならびに結晶性
絶縁膜４３６および酸化アルミニウム膜４３８の全てを有する構造を示したが、これに限
定されない。例えば、結晶性絶縁膜４３２および酸化アルミニウム膜４３４が設けられな
くても構わない。または、結晶性絶縁膜４３６および酸化アルミニウム膜４３８が設けら
れなくても構わない。
【０１６０】
次に、図１乃至図４とは異なる構造のトランジスタについて、図５を用いて説明する。
【０１６１】
図５（Ａ）は本発明の一態様に係るトランジスタの上面図である。図５（Ａ）に示す一点
鎖線Ｅ１−Ｅ２に対応する断面図を図５（Ｂ）に示す。また、図５（Ａ）に示す一点鎖線
Ｅ３−Ｅ４に対応する断面図を図５（Ｃ）に示す。なお、簡単のため、図５（Ａ）におい
ては、ゲート絶縁膜５１２などを省略して示す。
【０１６２】
図５（Ｂ）は、基板５００上に設けられた結晶性絶縁膜５３２と、結晶性絶縁膜５３２上
に設けられた酸化アルミニウム膜５３４と、酸化アルミニウム膜５３４上に設けられた下
地絶縁膜５０２と、下地絶縁膜５０２上に設けられた半導体膜５０６と、半導体膜５０６
上に設けられたゲート絶縁膜５１２と、ゲート絶縁膜５１２上にあり、半導体膜５０６と
重畳して設けられたゲート電極５０４と、半導体膜５０６およびゲート電極５０４上に設
けられた結晶性絶縁膜５３６と、結晶性絶縁膜５３６上に設けられた酸化アルミニウム膜
５３８と、を有するトランジスタの断面図である。
【０１６３】
図５（Ｂ）に示す断面図では、酸化アルミニウム膜５３８上に保護絶縁膜５１８が設けら
れる。なお、結晶性絶縁膜５３６、酸化アルミニウム膜５３８および保護絶縁膜５１８は
、半導体膜５０６に達する開口部を有し、当該開口部を介して、保護絶縁膜５１８上に設
けられた配線５２４ａおよび配線５２４ｂは半導体膜５０６と接する。
【０１６４】
なお、図５（Ｂ）では、ゲート絶縁膜５１２がゲート電極５０４と重畳する領域のみに設
けられているが、これに限定されない。例えば、ゲート絶縁膜５１２が半導体膜５０６を
覆うように設けられていてもよい。また、ゲート電極５０４の側壁に接して側壁絶縁膜を
有しても構わない。
【０１６５】
また、側壁絶縁膜を設ける場合、半導体膜５０６の側壁絶縁膜と重畳する領域は、ゲート
電極５０４と重畳する領域よりも低抵抗であると好ましい。例えば、半導体膜５０６のゲ
ート電極５０４と重畳しない領域は、半導体膜５０６を低抵抗化する不純物を有する領域
であってもよい。また、欠陥によって低抵抗化された領域であってもよい。半導体膜５０
６の側壁絶縁膜と重畳する領域が、ゲート電極５０４と重畳する領域よりも低抵抗である
ことにより、当該領域はＬＤＤ（Ｌｉｇｈｔｌｙ  Ｄｏｐｅｄ  Ｄｒａｉｎ）領域として
機能する。トランジスタが、ＬＤＤ領域を有することによって、ＤＩＢＬ（Ｄｒａｉｎ  
Ｉｎｄｕｃｅｄ  Ｂａｒｒｉｅｒ  Ｌｏｗｅｒｉｎｇ）およびホットキャリア劣化を抑制
することができる。ただし、半導体膜５０６の側壁絶縁膜と重畳する領域をオフセット領
域としても構わない。トランジスタが、オフセット領域を有することでも、ＤＩＢＬおよ
びホットキャリア劣化を抑制することができる。
【０１６６】
ここで、結晶性絶縁膜５３２および結晶性絶縁膜５３６は、結晶性絶縁膜１３２および結
晶性絶縁膜１３６として示した絶縁膜から選択して用いればよい。
【０１６７】
結晶性絶縁膜５３２および結晶性絶縁膜５３６は、結晶性を有する絶縁膜である。具体的
にはＸＲＤ、電子線回折または中性子回折によって結晶性が確認できる絶縁膜である。
【０１６８】
酸化アルミニウム膜５３４および酸化アルミニウム膜５３８は、結晶性を有する。具体的
にはＸＲＤ、電子線回折または中性子回折によって結晶性が確認できる。
【０１６９】
酸化アルミニウム膜５３４は、結晶性絶縁膜５３２との界面近傍においても結晶性を有す
る。また、酸化アルミニウム膜５３８は、結晶性絶縁膜５３６との界面近傍においても結
晶性を有する。対して、下地として、金属膜または非晶質絶縁膜上に酸化アルミニウム膜
を形成した場合、下地の近傍に非晶質酸化アルミニウム膜が形成される。
【０１７０】
酸化アルミニウム膜５３４および酸化アルミニウム膜５３８は、高密度の酸化アルミニウ
ム膜である。具体的には、ＸＲＲまたはＲＢＳによって密度が３．２ｇ／ｃｍ３以上４．
１ｇ／ｃｍ３以下の酸化アルミニウム膜である。酸化アルミニウム膜５３４および酸化ア
ルミニウム膜５３８は、不純物に対するバリア性が高いため、不純物に起因したトランジ
スタの電気特性の劣化を抑制できる。
【０１７１】
なお、酸化アルミニウム膜５３４は、結晶性絶縁膜５３２の近傍に低密度層を有さない。
また、酸化アルミニウム膜５３８は、結晶性絶縁膜５３６の近傍に低密度層を有さない。
具体的には、ＸＲＲによって密度が３．２ｇ／ｃｍ３未満の層を有さない。対して、下地
として、金属膜または非晶質絶縁膜上に酸化アルミニウム膜を形成した場合、下地の近傍
に低密度の酸化アルミニウム膜が形成される。低密度の酸化アルミニウム膜は、薬液に対
する耐性が低く、トランジスタの作製時における薬液処理において、意図せずエッチング
されてしまうことがある。その結果、形状不良が生じ、トランジスタの動作に不具合が現
れることがある。
【０１７２】
半導体膜５０６は、半導体膜１０６の記載を参照する。
【０１７３】
半導体膜５０６のゲート電極５０４と重畳しない領域は、ゲート電極５０４と重畳する領
域よりも低抵抗であると好ましい。例えば、半導体膜５０６のゲート電極５０４と重畳し
ない領域は、半導体膜５０６を低抵抗化する不純物を有する領域であってもよい。また、
欠陥によって低抵抗化された領域であってもよい。半導体膜５０６のゲート電極５０４と
重畳しない領域がゲート電極５０４と重畳する領域よりも低抵抗であることにより、トラ
ンジスタのソース領域およびドレイン領域として機能することができる。
【０１７４】
基板５００は、基板１００の記載を参照する。
【０１７５】
下地絶縁膜５０２は、下地絶縁膜３０２の記載を参照する。
【０１７６】
下地絶縁膜５０２は、過剰酸素を含む絶縁膜であると好ましい。
【０１７７】
下地絶縁膜５０２が過剰酸素を含む絶縁膜である場合、酸化物半導体膜の酸素欠損を低減
することができる。
【０１７８】
ゲート絶縁膜５１２は、ゲート絶縁膜１１２の記載を参照する。
【０１７９】
ゲート絶縁膜５１２は、過剰酸素を含む絶縁膜であると好ましい。
【０１８０】
ゲート絶縁膜５１２が過剰酸素を含む絶縁膜である場合、酸化物半導体膜の酸素欠損を低
減することができる。
【０１８１】
ゲート電極５０４は、ゲート電極１０４の記載を参照する。
【０１８２】
保護絶縁膜５１８は、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化シリコン、酸化窒化シ
リコン、窒化酸化シリコン、窒化シリコン、酸化ゲルマニウム、酸化イットリウム、酸化
ジルコニウム、酸化ランタン、酸化ネオジム、酸化ハフニウムおよび酸化タンタルから一
種以上を含む絶縁膜を、単層で、または積層で用いればよい。
【０１８３】
配線５２４ａおよび配線５２４ｂは、Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｙ、Ｚｒ、
Ｍｏ、Ａｇ、ＴａおよびＷを一種以上含む、単体、窒化物、酸化物または合金を、単層で
、または積層で用いればよい。なお、配線５２４ａおよび配線５２４ｂは同一であっても
よいし、異なっていてもよい。
【０１８４】
図５に示すトランジスタは、ゲート電極５０４と他の配線および電極との重畳する領域が
小さいため、寄生容量が発生しにくく、トランジスタのスイッチング特性を高めることが
できる。また、トランジスタのチャネル長がゲート電極５０４の幅で決定されるため、チ
ャネル長の小さい、微細なトランジスタを作製しやすい構造である。
【０１８５】
また、図５に示すトランジスタは、結晶性を有し、密度の高い酸化アルミニウム膜５３４
および酸化アルミニウム膜５３８に囲まれた構造を有する。従って、トランジスタの外部
からの不純物に対して高いバリア性を有する。また、当該酸化アルミニウム膜は、酸素不
透過であるため、トランジスタ内部に含まれる過剰酸素の外方拡散を抑制できる。
【０１８６】
従って、図５に示すトランジスタは、安定した電気特性を有する。
【０１８７】
なお、図５では、結晶性絶縁膜５３２および酸化アルミニウム膜５３４、ならびに結晶性
絶縁膜５３６および酸化アルミニウム膜５３８の全てを有する構造を示したが、これに限
定されない。例えば、結晶性絶縁膜５３２および酸化アルミニウム膜５３４が設けられな
くても構わない。または、結晶性絶縁膜５３６および酸化アルミニウム膜５３８が設けら
れなくても構わない。
【０１８８】
次に、図１乃至図５とは異なる構造のトランジスタについて、図６を用いて説明する。
【０１８９】
図６（Ａ）は本発明の一態様に係るトランジスタの上面図である。図６（Ａ）に示す一点
鎖線Ｆ１−Ｆ２に対応する断面図を図６（Ｂ）に示す。また、図６（Ａ）に示す一点鎖線
Ｆ３−Ｆ４に対応する断面図を図６（Ｃ）に示す。なお、簡単のため、図６（Ａ）におい
ては、ゲート絶縁膜６１２などを省略して示す。
【０１９０】
図６（Ｂ）は、基板６００上に設けられた結晶性絶縁膜６３２と、結晶性絶縁膜６３２上
に設けられた酸化アルミニウム膜６３４と、酸化アルミニウム膜６３４上に設けられた下
地絶縁膜６０２と、下地絶縁膜６０２上に設けられた半導体膜６０６と、半導体膜６０６
上に設けられたゲート絶縁膜６１２と、ゲート絶縁膜６１２上に設けられたゲート電極６
０４と、ゲート電極６０４の側面と接して設けられた側壁絶縁膜６１０と、半導体膜６０
６および側壁絶縁膜６１０上に設けられたソース電極６１６ａおよびドレイン電極６１６
ｂと、半導体膜６０６、ソース電極６１６ａおよびドレイン電極６１６ｂ上に設けられた
結晶性絶縁膜６３６と、結晶性絶縁膜６３６上に設けられた酸化アルミニウム膜６３８と
、酸化アルミニウム膜６３８上に設けられた絶縁膜６４０と、を有するトランジスタの断
面図である。
【０１９１】
図６（Ｂ）に示す断面図では、ゲート電極６０４、側壁絶縁膜６１０、ソース電極６１６
ａおよびドレイン電極６１６ｂ、結晶性絶縁膜６３６、酸化アルミニウム膜６３８、絶縁
膜６４０上に保護絶縁膜６１８が設けられる。なお、結晶性絶縁膜６３６、酸化アルミニ
ウム膜６３８、絶縁膜６４０および保護絶縁膜６１８は、ソース電極６１６ａおよびドレ
イン電極６１６ｂに達する開口部をそれぞれ有し、当該開口部を介して、保護絶縁膜６１
８上に設けられた配線６２４ａおよび配線６２４ｂは、ソース電極６１６ａおよびドレイ
ン電極６１６ｂとそれぞれ接する。
【０１９２】
なお、図６（Ｂ）では、側壁絶縁膜６１０の一部が、ゲート絶縁膜６１２の側面に設けら
れているが、これに限定されない。例えば、ゲート絶縁膜６１２上に側壁絶縁膜６１０が
設けられていてもよい。
【０１９３】
なお、図６（Ｂ）では、ゲート電極６０４、側壁絶縁膜６１０、ソース電極６１６ａ、ド
レイン電極６１６ｂ、結晶性絶縁膜６３６、酸化アルミニウム膜６３８および絶縁膜６４
０の形成する表面の高さが揃っている。
【０１９４】
ここで、結晶性絶縁膜６３２および結晶性絶縁膜６３６は、結晶性絶縁膜１３２および結
晶性絶縁膜１３６として示した絶縁膜から選択して用いればよい。
【０１９５】
結晶性絶縁膜６３２および結晶性絶縁膜６３６は、結晶性を有する絶縁膜である。具体的
にはＸＲＤ、電子線回折または中性子回折によって結晶性が確認できる絶縁膜である。
【０１９６】
酸化アルミニウム膜６３４および酸化アルミニウム膜６３８は、結晶性を有する。具体的
にはＸＲＤ、電子線回折または中性子回折によって結晶性が確認できる。
【０１９７】
酸化アルミニウム膜６３４は、結晶性絶縁膜６３２との界面近傍においても結晶性を有す
る。また、酸化アルミニウム膜６３８は、結晶性絶縁膜６３６との界面近傍においても結
晶性を有する。対して、下地として、金属膜または非晶質絶縁膜上に酸化アルミニウム膜
を形成した場合、下地の近傍に非晶質酸化アルミニウム膜が形成される。
【０１９８】
酸化アルミニウム膜６３４および酸化アルミニウム膜６３８は、高密度の酸化アルミニウ
ム膜である。具体的には、ＸＲＲまたはＲＢＳによって密度が３．２ｇ／ｃｍ３以上４．
１ｇ／ｃｍ３以下の酸化アルミニウム膜である。酸化アルミニウム膜６３４および酸化ア
ルミニウム膜６３８は、不純物に対するバリア性が高いため、不純物に起因したトランジ
スタの電気特性の劣化を抑制できる。
【０１９９】
なお、酸化アルミニウム膜６３４は、結晶性絶縁膜６３２の近傍に低密度層を有さない。
また、酸化アルミニウム膜６３８は、結晶性絶縁膜６３６の近傍に低密度層を有さない。
具体的には、ＸＲＲによって密度が３．２ｇ／ｃｍ３未満の層を有さない。対して、下地
として、金属膜または非晶質絶縁膜上に酸化アルミニウム膜を形成した場合、下地の近傍
に低密度の酸化アルミニウム膜が形成される。低密度の酸化アルミニウム膜は、薬液に対
する耐性が低く、トランジスタの作製時における薬液処理において、意図せずエッチング
されてしまうことがある。その結果、形状不良が生じ、トランジスタの動作に不具合が現
れることがある。
【０２００】
半導体膜６０６は、半導体膜１０６の記載を参照する。
【０２０１】
半導体膜６０６のゲート電極６０４と重畳しない領域は、ゲート電極６０４と重畳する領
域よりも低抵抗であると好ましい。例えば、半導体膜６０６のゲート電極６０４と重畳し
ない領域は、半導体膜６０６を低抵抗化する不純物を有する領域であってもよい。また、
欠陥によって低抵抗化された領域であってもよい。半導体膜６０６のゲート電極６０４と
重畳しない領域がゲート電極６０４と重畳する領域よりも低抵抗であることにより、トラ
ンジスタのソース領域およびドレイン領域として機能することができる。ただし、図６（
Ｂ）に示すトランジスタはソース電極６１６ａおよびドレイン電極６１６ｂを有するため
、ソース領域およびドレイン領域を特に設けなくても構わない。
【０２０２】
また、半導体膜６０６の側壁絶縁膜６１０と重畳する領域は、ソース電極６１６ａおよび
ドレイン電極６１６ｂと重畳する領域よりも高抵抗、かつゲート電極６０４と重畳する領
域よりも低抵抗であると好ましい。例えば、半導体膜６０６のゲート電極６０４と重畳し
ない領域は、半導体膜６０６を低抵抗化する不純物を有する領域であってもよい。また、
欠陥によって低抵抗化された領域であってもよい。半導体膜６０６の側壁絶縁膜６１０と
重畳する領域が、ソース電極６１６ａおよびドレイン電極６１６ｂよりも高抵抗、かつゲ
ート電極６０４と重畳する領域よりも低抵抗であることにより、当該領域はＬＤＤ領域と
して機能する。トランジスタが、ＬＤＤ領域を有することによって、ＤＩＢＬおよびホッ
トキャリア劣化を抑制することができる。ただし、半導体膜６０６の側壁絶縁膜６１０と
重畳する領域をオフセット領域としても構わない。トランジスタが、オフセット領域を有
することでも、ＤＩＢＬおよびホットキャリア劣化を抑制することができる。
【０２０３】
基板６００は、基板１００の記載を参照する。
【０２０４】
下地絶縁膜６０２は、下地絶縁膜３０２の記載を参照する。
【０２０５】
下地絶縁膜６０２は、過剰酸素を含む絶縁膜であると好ましい。
【０２０６】
下地絶縁膜６０２が過剰酸素を含む絶縁膜である場合、酸化物半導体膜の酸素欠損を低減
することができる。
【０２０７】
ゲート絶縁膜６１２は、ゲート絶縁膜１１２の記載を参照する。
【０２０８】
ゲート絶縁膜６１２は、過剰酸素を含む絶縁膜であると好ましい。
【０２０９】
ゲート絶縁膜６１２が過剰酸素を含む絶縁膜である場合、酸化物半導体膜の酸素欠損を低
減することができる。
【０２１０】
ゲート電極６０４は、ゲート電極１０４の記載を参照する。
【０２１１】
側壁絶縁膜６１０は、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化シリコン、酸化窒化シ
リコン、窒化酸化シリコン、窒化シリコン、酸化ゲルマニウム、酸化イットリウム、酸化
ジルコニウム、酸化ランタン、酸化ネオジム、酸化ハフニウムおよび酸化タンタルから一
種以上を含む絶縁膜を、単層で、または積層で用いればよい。
【０２１２】
なお、側壁絶縁膜６１０として、結晶性絶縁膜、および結晶性絶縁膜上の酸化アルミニウ
ム膜を用いると好ましい。このようにすることで、側壁絶縁膜６１０の形状不良が起こり
にくくできる。
【０２１３】
ソース電極６１６ａおよびドレイン電極６１６ｂは、Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃ
ｕ、Ｙ、Ｚｒ、Ｍｏ、Ａｇ、ＴａおよびＷを一種以上含む、単体、窒化物、酸化物または
合金を、単層で、または積層で用いればよい。なお、ソース電極６１６ａおよびドレイン
電極６１６ｂは同一であってもよいし、異なっていてもよい。
【０２１４】
保護絶縁膜６１８は、保護絶縁膜５１８の記載を参照する。
【０２１５】
配線６２４ａおよび配線６２４ｂは、配線５２４ａおよび配線５２４ｂの記載を参照する
。
【０２１６】
図６に示すトランジスタは、ゲート電極６０４と他の配線および電極との重畳する領域が
小さいため、寄生容量が発生しにくく、トランジスタのスイッチング特性を高めることが
できる。また、ソース電極６１６ａおよびドレイン電極６１６ｂが設けられることにより
、図５に示したトランジスタよりも寄生抵抗が小さくでき、オン電流を増大させることが
できる。また、トランジスタのチャネル長がゲート電極６０４の幅で決定されるため、チ
ャネル長の小さい、微細なトランジスタを作製しやすい構造である。
【０２１７】
また、図６に示すトランジスタは、結晶性を有し、密度の高い酸化アルミニウム膜６３４
および酸化アルミニウム膜６３８に囲まれた構造を有する。従って、トランジスタの外部
からの不純物に対して高いバリア性を有する。また、当該酸化アルミニウム膜は、酸素不
透過であるため、トランジスタ内部に含まれる過剰酸素の外方拡散を抑制できる。
【０２１８】
従って、図６に示すトランジスタは、安定した電気特性を有する。
【０２１９】
なお、図６では、結晶性絶縁膜６３２および酸化アルミニウム膜６３４、ならびに結晶性
絶縁膜６３６および酸化アルミニウム膜６３８の全てを有する構造を示したが、これに限
定されない。例えば、結晶性絶縁膜６３２および酸化アルミニウム膜６３４が設けられな
くても構わない。または、結晶性絶縁膜６３６および酸化アルミニウム膜６３８が設けら
れなくても構わない。
【０２２０】
本実施の形態より、ゲート絶縁膜が不純物に対して高いバリア性を有し、かつ含まれる欠
陥が少ないため、安定した電気特性を有し、信頼性が高いトランジスタを提供することが
できる。
【０２２１】
本実施の形態は、基本原理の一例について述べたものである。したがって、本実施の形態
の一部または全部について、他の実施の形態の一部また全部と、自由に組み合わせること
や、適用することや、置き換えて実施することができる。
【０２２２】
（実施の形態２）
本実施の形態では、実施の形態１で示したトランジスタの作製方法について説明する。
【０２２３】
まずは、図１に示すトランジスタの作製方法について、図７および図８を用いて説明する
。なお、簡単のため、図７および図８には、図１（Ｂ）に対応する断面図のみ示す。
【０２２４】
まず、基板１００を準備する。基板１００は、基板１００として示した基板から選択して
用いればよい。
【０２２５】
次に、結晶性絶縁膜１３２を成膜する（図７（Ａ）参照。）。結晶性絶縁膜１３２は、結
晶性絶縁膜１３２として示した絶縁膜から選択し、スパッタリング法、化学気相成長（Ｃ
ＶＤ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、分子線エピタキシー
（ＭＢＥ：Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｂｅａｍ  Ｅｐｉｔａｘｙ）法、原子層堆積（ＡＬＤ：
Ａｔｏｍｉｃ  Ｌａｙｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法またはパルスレーザ堆積（ＰＬＤ
：Ｐｕｌｓｅｄ  Ｌａｓｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法を用いて成膜すればよい。なお
、スパッタリング法を用いると、高密度で結晶性を有する絶縁膜が成膜されやすいため、
好ましい。また、結晶性絶縁膜１３２を１００℃以上４５０℃以下に基板加熱しつつ成膜
すると、高密度で結晶性を有する絶縁膜が成膜されやすいため、好ましい。
【０２２６】
ＣＶＤ法として、マイクロ波ＣＶＤ法を適用すると、成膜面へのプラズマダメージを小さ
くすることができる。また、高密度プラズマを用いるため、比較的低温（３２５℃程度）
でも緻密で欠陥の少ない膜を成膜することができる。なお、マイクロ波ＣＶＤ法は、高密
度プラズマＣＶＤ法とも呼ばれる。
【０２２７】
なお、結晶性絶縁膜１３２を成膜した後、第１の加熱処理を行ってもよい。第１の加熱処
理は、２５０℃以上６５０℃以下、好ましくは３００℃以上５００℃以下で行えばよい。
第１の加熱処理の雰囲気は、不活性ガス雰囲気、酸化性ガスを１０ｐｐｍ以上、１％以上
もしくは１０％以上含む雰囲気、または減圧状態で行う。または、第１の加熱処理の雰囲
気は、不活性ガス雰囲気で加熱処理した後に、脱離した酸素を補うために酸化性ガスを１
０ｐｐｍ以上、１％以上または１０％以上含む雰囲気で加熱処理を行ってもよい。第１の
加熱処理によって、結晶性絶縁膜１３２の結晶性を高め、かつ水素や水などの不純物を除
去することができる。
【０２２８】
次に、酸化アルミニウム膜１３４を成膜する（図７（Ｂ）参照。）。酸化アルミニウム膜
１３４は、スパッタリング法、ＣＶＤ法、ＭＢＥ法、ＡＬＤ法またはＰＬＤ法を用いて成
膜すればよい。
【０２２９】
結晶性絶縁膜１３２上に酸化アルミニウム膜１３４を成膜することで、高密度で結晶性を
有する酸化アルミニウム膜１３４を成膜することができる。高密度で結晶性を有する酸化
アルミニウム膜１３４は、水素、水、酸素および金属元素が透過しにくい。従って、トラ
ンジスタの電気特性を劣化させる不純物に対するバリア膜としての機能を有する。
【０２３０】
なお、スパッタリング法を用いると、結晶性絶縁膜１３２上に高密度で結晶性を有する酸
化アルミニウム膜１３４が成膜されやすいため、好ましい。また、酸化アルミニウム膜１
３４を１００℃以上４５０℃以下に基板加熱しつつ成膜すると、高密度で結晶性を有する
絶縁膜が成膜されやすいため、好ましい。
【０２３１】
次に、ゲート電極１０４となる導電膜を成膜する。ゲート電極１０４となる導電膜は、ゲ
ート電極１０４として示した導電膜から選択し、スパッタリング法、ＣＶＤ法、ＭＢＥ法
、ＡＬＤ法またはＰＬＤ法を用いて成膜すればよい。
【０２３２】
次に、ゲート電極１０４となる導電膜を加工し、ゲート電極１０４を形成する（図７（Ｃ
）参照。）。
【０２３３】
次に、ゲート絶縁膜１１２を成膜する（図７（Ｄ）参照。）。ゲート絶縁膜１１２は、ゲ
ート絶縁膜１１２として示した絶縁膜から選択し、スパッタリング法、ＣＶＤ法、ＭＢＥ
法、ＡＬＤ法またはＰＬＤ法を用いて成膜すればよい。
【０２３４】
次に、半導体膜１０６となる半導体膜を成膜する。半導体膜１０６となる半導体膜は、半
導体膜１０６として示した半導体膜から選択し、スパッタリング法、ＣＶＤ法、ＭＢＥ法
、ＡＬＤ法またはＰＬＤ法を用いて成膜すればよい。半導体膜１０６となる半導体膜は、
酸化物半導体膜を用い、スパッタリング法で成膜すると好ましい。なお、スパッタリング
法を用いると、高密度で結晶性を有する酸化物半導体膜が成膜されやすいため、好ましい
。また、酸化物半導体膜を１００℃以上４５０℃以下に基板加熱しつつ成膜すると、高密
度で結晶性を有する酸化物半導体膜が成膜されやすいため、好ましい。
【０２３５】
なお、酸化物半導体膜の成膜後に第２の加熱処理を行ってもよい。第２の加熱処理は、第
１の加熱処理で示した条件を用いて行えばよい。第２の加熱処理によって、酸化物半導体
膜の結晶性を高め、さらに酸化物半導体膜から水素や水などの不純物を除去することがで
きる。
【０２３６】
次に、半導体膜１０６となる半導体膜を加工し、島状に加工された半導体膜１０６を形成
する（図８（Ａ）参照。）。
【０２３７】
なお、半導体膜１０６が酸化物半導体膜であるとき、半導体膜１０６の形成後に第３の加
熱処理を行ってもよい。第３の加熱処理は、第１の加熱処理で示した条件を用いて行えば
よい。第３の加熱処理は、酸化物半導体膜の側面が露出した状態で行うため、酸化物半導
体膜の側面から水素や水などの不純物が除去されやすく、効果的に不純物を除去すること
ができる。なお、酸化物半導体膜がＣＡＡＣ−ＯＳ膜であるとき、結晶の層に沿って不純
物が拡散しやすいため、さらに側面から水素や水などの不純物が除去されやすい。
【０２３８】
次に、ソース電極１１６ａおよびドレイン電極１１６ｂとなる導電膜を成膜する。ソース
電極１１６ａおよびドレイン電極１１６ｂとなる導電膜は、ソース電極１１６ａおよびド
レイン電極１１６ｂとして示した導電膜から選択し、スパッタリング法、ＣＶＤ法、ＭＢ
Ｅ法、ＡＬＤ法またはＰＬＤ法を用いて成膜すればよい。
【０２３９】
次に、ソース電極１１６ａおよびドレイン電極１１６ｂとなる導電膜を加工し、ソース電
極１１６ａおよびドレイン電極１１６ｂを形成する（図８（Ｂ）参照。）。
【０２４０】
次に、保護絶縁膜１１８を成膜する。保護絶縁膜１１８は、保護絶縁膜１１８として示し
た絶縁膜から選択し、スパッタリング法、ＣＶＤ法、ＭＢＥ法、ＡＬＤ法またはＰＬＤ法
を用いて成膜すればよい。
【０２４１】
保護絶縁膜１１８は、例えば、石英（好ましくは合成石英）をターゲットに用い、基板加
熱温度３０℃以上４５０℃以下（好ましくは７０℃以上２００℃以下）、基板とターゲッ
トの間の距離（Ｔ−Ｓ間距離）を２０ｍｍ以上４００ｍｍ以下（好ましくは４０ｍｍ以上
２００ｍｍ以下）、圧力を０．１Ｐａ以上４Ｐａ以下（好ましくは０．２Ｐａ以上１．２
Ｐａ以下）、高周波電源を０．５ｋＷ以上１２ｋＷ以下（好ましくは１ｋＷ以上５ｋＷ以
下）、成膜ガス中のＯ２／（Ｏ２＋Ａｒ）割合を２０％超過１００％以下（好ましくは５
０％以上１００％以下）として、ＲＦスパッタリング法により酸化シリコン膜を成膜する
と好ましい。なお、石英（好ましくは合成石英）ターゲットに代えてシリコンターゲット
を用いることもできる。なお、成膜ガスとしては、酸素ガスまたは、酸素及びアルゴンの
混合ガスを用いて行う。このような方法を用いることで、保護絶縁膜１１８を過剰酸素を
含む絶縁膜とすることができる。
【０２４２】
次に、結晶性絶縁膜１３６を成膜する。結晶性絶縁膜１３６は、結晶性絶縁膜１３６とし
て示した絶縁膜から選択し、スパッタリング法、ＣＶＤ法、ＭＢＥ法、ＡＬＤ法またはＰ
ＬＤ法を用いて成膜すればよい。
【０２４３】
次に、第４の加熱処理を行ってもよい。第４の加熱処理は第１の加熱処理と同様の条件か
ら選択して行えばよい。第４の加熱処理によって、結晶性絶縁膜１３６の結晶性を高め、
かつ水素や水などの不純物を除去することができる。また、半導体膜１０６が酸化物半導
体膜であり、かつ保護絶縁膜１１８が過剰酸素を含む絶縁膜であるとき、半導体膜１０６
の欠陥（酸化物半導体膜の酸素欠損）を低減することができる。
【０２４４】
次に、酸化アルミニウム膜１３８を成膜する（図８（Ｃ）参照。）。酸化アルミニウム膜
１３８は、スパッタリング法、ＣＶＤ法、ＭＢＥ法、ＡＬＤ法またはＰＬＤ法を用いて成
膜すればよい。
【０２４５】
次に、第５の加熱処理を行ってもよい。第５の加熱処理は第１の加熱処理と同様の条件か
ら選択して行えばよい。第５の加熱処理によって、半導体膜１０６が酸化物半導体膜であ
り、かつ保護絶縁膜１１８が過剰酸素を含む絶縁膜であるとき、半導体膜１０６の欠陥（
酸化物半導体膜の酸素欠損）を低減することができる。なお、第４の加熱処理に代えて、
第５の加熱処理を行っても構わない。このとき、酸化アルミニウム膜１３８を有すること
により、過剰酸素の外方拡散が抑制され、効果的に酸素欠損を低減することができる。
【０２４６】
以上のようにして図１に示したトランジスタを作製することができる。
【０２４７】
半導体膜１０６が酸化物半導体膜であるとき、第１乃至第５の加熱処理を行うことで、安
定した電気特性を有し、信頼性の高いトランジスタを提供することができる。また、酸化
アルミニウム膜１３４および酸化アルミニウム膜１３８がトランジスタの電気特性を劣化
させる不純物に対するバリア膜としての機能を有する。従って、第１乃至第５の加熱処理
によって、当該不純物の拡散が生じた場合でも、電気特性の劣化を引き起こさないことが
できる。ただし、第１乃至第５の加熱処理を全て行うことに限定されない。
【０２４８】
次に、図２に示したトランジスタの作製方法について、図９および図１０を用いて説明す
る。なお、簡単のため、図９および図１０には、図２（Ｂ）に対応する断面図のみ示す。
【０２４９】
まず、基板２００を準備する。基板２００は、基板２００として示した基板から選択して
用いればよい。
【０２５０】
次に、結晶性絶縁膜２３２を成膜する（図９（Ａ）参照。）。結晶性絶縁膜２３２は、結
晶性絶縁膜２３２として示した絶縁膜から選択し、スパッタリング法、ＣＶＤ法、ＭＢＥ
法、ＡＬＤ法またはＰＬＤ法を用いて成膜すればよい。なお、スパッタリング法を用いる
と、高密度で結晶性を有する絶縁膜が成膜されやすいため、好ましい。また、結晶性絶縁
膜２３２を１００℃以上４５０℃以下に基板加熱しつつ成膜すると、高密度で結晶性を有
する絶縁膜が成膜されやすいため、好ましい。
【０２５１】
なお、結晶性絶縁膜２３２を成膜した後、第６の加熱処理を行ってもよい。第６の加熱処
理は、第１の加熱処理で示した条件を用いて行えばよい。第６の加熱処理によって、結晶
性絶縁膜２３２の結晶性を高め、かつ水素や水などの不純物を除去することができる。
【０２５２】
次に、酸化アルミニウム膜２３４を成膜する（図９（Ｂ）参照。）。酸化アルミニウム膜
２３４は、スパッタリング法、ＣＶＤ法、ＭＢＥ法、ＡＬＤ法またはＰＬＤ法を用いて成
膜すればよい。
【０２５３】
結晶性絶縁膜２３２上に酸化アルミニウム膜２３４を成膜することで、高密度で結晶性を
有する酸化アルミニウム膜２３４を成膜することができる。高密度で結晶性を有する酸化
アルミニウム膜２３４は、水素、水、酸素および金属元素が透過しにくい。従って、トラ
ンジスタの電気特性を劣化させる不純物に対するバリア膜としての機能を有する。
【０２５４】
なお、スパッタリング法を用いると、結晶性絶縁膜２３２上に高密度で結晶性を有する酸
化アルミニウム膜２３４が成膜されやすいため、好ましい。また、酸化アルミニウム膜２
３４を１００℃以上４５０℃以下に基板加熱しつつ成膜すると、高密度で結晶性を有する
絶縁膜が成膜されやすいため、好ましい。
【０２５５】
次に、ゲート電極２０４となる導電膜を成膜する。ゲート電極２０４となる導電膜は、ゲ
ート電極２０４として示した導電膜から選択し、スパッタリング法、ＣＶＤ法、ＭＢＥ法
、ＡＬＤ法またはＰＬＤ法を用いて成膜すればよい。
【０２５６】
次に、ゲート電極２０４となる導電膜を加工し、ゲート電極２０４を形成する（図９（Ｃ
）参照。）。
【０２５７】
次に、ゲート絶縁膜２１２を成膜する（図９（Ｄ）参照。）。ゲート絶縁膜２１２は、ゲ
ート絶縁膜２１２として示した絶縁膜から選択し、スパッタリング法、ＣＶＤ法、ＭＢＥ
法、ＡＬＤ法またはＰＬＤ法を用いて成膜すればよい。
【０２５８】
次に、ソース電極２１６ａおよびドレイン電極２１６ｂとなる導電膜を成膜する。ソース
電極２１６ａおよびドレイン電極２１６ｂとなる導電膜は、ソース電極２１６ａおよびド
レイン電極２１６ｂとして示した導電膜から選択し、スパッタリング法、ＣＶＤ法、ＭＢ
Ｅ法、ＡＬＤ法またはＰＬＤ法を用いて成膜すればよい。
【０２５９】
次に、ソース電極２１６ａおよびドレイン電極２１６ｂとなる導電膜を加工し、ソース電
極２１６ａおよびドレイン電極２１６ｂを形成する（図１０（Ａ）参照。）。
【０２６０】
次に、半導体膜２０６となる半導体膜を成膜する。半導体膜２０６となる半導体膜は、半
導体膜２０６として示した半導体膜から選択し、スパッタリング法、ＣＶＤ法、ＭＢＥ法
、ＡＬＤ法またはＰＬＤ法を用いて成膜すればよい。半導体膜２０６となる半導体膜は、
酸化物半導体膜を用い、スパッタリング法で成膜すると好ましい。なお、スパッタリング
法を用いると、高密度で結晶性を有する酸化物半導体膜が成膜されやすいため、好ましい
。また、酸化物半導体膜を１００℃以上４５０℃以下に基板加熱しつつ成膜すると、高密
度で結晶性を有する酸化物半導体膜が成膜されやすいため、好ましい。
【０２６１】
なお、酸化物半導体膜の成膜後に第７の加熱処理を行ってもよい。第７の加熱処理は、第
１の加熱処理で示した条件を用いて行えばよい。第７の加熱処理によって、酸化物半導体
膜の結晶性を高め、さらに酸化物半導体膜から水素や水などの不純物を除去することがで
きる。
【０２６２】
次に、半導体膜２０６となる半導体膜を加工し、島状に加工された半導体膜２０６を形成
する（図１０（Ｂ）参照。）。
【０２６３】
なお、半導体膜２０６が酸化物半導体膜であるとき、半導体膜２０６の形成後に第８の加
熱処理を行ってもよい。第８の加熱処理は、第１の加熱処理で示した条件を用いて行えば
よい。第８の加熱処理は、酸化物半導体膜の側面が露出した状態で行うため、酸化物半導
体膜の側面から水素や水などの不純物が除去されやすく、効果的に不純物を除去すること
ができる。また、ゲート絶縁膜２１２と半導体膜２０６との界面に存在する水素や水など
の不純物も除去できる。なお、酸化物半導体膜がＣＡＡＣ−ＯＳ膜であるとき、結晶の層
に沿って不純物が拡散しやすいため、さらに側面から水素や水などの不純物が除去されや
すい。
【０２６４】
次に、保護絶縁膜２１８を成膜する。保護絶縁膜２１８は、保護絶縁膜２１８として示し
た絶縁膜から選択し、スパッタリング法、ＣＶＤ法、ＭＢＥ法、ＡＬＤ法またはＰＬＤ法
を用いて成膜すればよい。
【０２６５】
保護絶縁膜２１８は、例えば、石英（好ましくは合成石英）をターゲットに用い、基板加
熱温度３０℃以上４５０℃以下（好ましくは７０℃以上２００℃以下）、基板とターゲッ
トの間の距離（Ｔ−Ｓ間距離）を２０ｍｍ以上４００ｍｍ以下（好ましくは４０ｍｍ以上
２００ｍｍ以下）、圧力を０．１Ｐａ以上４Ｐａ以下（好ましくは０．２Ｐａ以上１．２
Ｐａ以下）、高周波電源を０．５ｋＷ以上１２ｋＷ以下（好ましくは１ｋＷ以上５ｋＷ以
下）、成膜ガス中のＯ２／（Ｏ２＋Ａｒ）割合を２０％超過１００％以下（好ましくは５
０％以上１００％以下）として、ＲＦスパッタリング法により酸化シリコン膜を成膜する
と好ましい。なお、石英（好ましくは合成石英）ターゲットに代えてシリコンターゲット
を用いることもできる。なお、成膜ガスとしては、酸素ガスまたは、酸素及びアルゴンの
混合ガスを用いて行う。このような方法を用いることで、保護絶縁膜２１８を過剰酸素を
含む絶縁膜とすることができる。
【０２６６】
次に、結晶性絶縁膜２３６を成膜する。結晶性絶縁膜２３６は、結晶性絶縁膜２３６とし
て示した絶縁膜から選択し、スパッタリング法、ＣＶＤ法、ＭＢＥ法、ＡＬＤ法またはＰ
ＬＤ法を用いて成膜すればよい。
【０２６７】
次に、第９の加熱処理を行ってもよい。第９の加熱処理は第１の加熱処理と同様の条件か
ら選択して行えばよい。第９の加熱処理によって、結晶性絶縁膜２３６の結晶性を高め、
かつ水素や水などの不純物を除去することができる。また、半導体膜２０６が酸化物半導
体膜であり、かつ保護絶縁膜２１８が過剰酸素を含む絶縁膜であるとき、半導体膜２０６
の欠陥（酸化物半導体膜の酸素欠損）を低減することができる。
【０２６８】
次に、酸化アルミニウム膜２３８を成膜する（図１０（Ｃ）参照。）。酸化アルミニウム
膜２３８は、スパッタリング法、ＣＶＤ法、ＭＢＥ法、ＡＬＤ法またはＰＬＤ法を用いて
成膜すればよい。
【０２６９】
次に、第１０の加熱処理を行ってもよい。第１０の加熱処理は第１の加熱処理と同様の条
件から選択して行えばよい。第１０の加熱処理によって、半導体膜２０６が酸化物半導体
膜であり、かつ保護絶縁膜２１８が過剰酸素を含む絶縁膜であるとき、半導体膜２０６の
欠陥（酸化物半導体膜の酸素欠損）を低減することができる。なお、第９の加熱処理に代
えて、第１０の加熱処理を行っても構わない。このとき、酸化アルミニウム膜２３８を有
することにより、過剰酸素の外方拡散が抑制され、効果的に酸素欠損を低減することがで
きる。
【０２７０】
以上のようにして図２に示したトランジスタを作製することができる。
【０２７１】
半導体膜２０６が酸化物半導体膜であるとき、第６乃至第１０の加熱処理を行うことで、
安定した電気特性を有し、信頼性の高いトランジスタを提供することができる。また、酸
化アルミニウム膜２３４および酸化アルミニウム膜２３８がトランジスタの電気特性を劣
化させる不純物に対するバリア膜としての機能を有する。従って、第６乃至第１０の加熱
処理によって、当該不純物の拡散が生じた場合でも、電気特性の劣化を引き起こさないこ
とができる。ただし、第６乃至第１０の加熱処理を全て行うことに限定されない。
【０２７２】
次に、図３に示したトランジスタの作製方法について、図１１および図１２を用いて説明
する。なお、簡単のため、図１１および図１２には、図３（Ｂ）に対応する断面図のみ示
す。
【０２７３】
まず、基板３００を準備する。基板３００は、基板３００として示した基板から選択して
用いればよい。
【０２７４】
次に、結晶性絶縁膜３３２を成膜する（図１１（Ａ）参照。）。結晶性絶縁膜３３２は、
結晶性絶縁膜３３２として示した絶縁膜から選択し、スパッタリング法、ＣＶＤ法、ＭＢ
Ｅ法、ＡＬＤ法またはＰＬＤ法を用いて成膜すればよい。なお、スパッタリング法を用い
ると、高密度で結晶性を有する絶縁膜が成膜されやすいため、好ましい。また、結晶性絶
縁膜３３２を１００℃以上４５０℃以下に基板加熱しつつ成膜すると、高密度で結晶性を
有する絶縁膜が成膜されやすいため、好ましい。
【０２７５】
なお、結晶性絶縁膜３３２を成膜した後、第１１の加熱処理を行ってもよい。第１１の加
熱処理は、第１の加熱処理で示した条件を用いて行えばよい。第１１の加熱処理によって
、結晶性絶縁膜３３２の結晶性を高め、かつ水素や水などの不純物を除去することができ
る。
【０２７６】
次に、酸化アルミニウム膜３３４を成膜する（図１１（Ｂ）参照。）。酸化アルミニウム
膜３３４は、スパッタリング法、ＣＶＤ法、ＭＢＥ法、ＡＬＤ法またはＰＬＤ法を用いて
成膜すればよい。
【０２７７】
結晶性絶縁膜３３２上に酸化アルミニウム膜３３４を成膜することで、高密度で結晶性を
有する酸化アルミニウム膜３３４を成膜することができる。高密度で結晶性を有する酸化
アルミニウム膜３３４は、水素、水、酸素および金属元素が透過しにくい。従って、トラ
ンジスタの電気特性を劣化させる不純物に対するバリア膜としての機能を有する。
【０２７８】
なお、スパッタリング法を用いると、結晶性絶縁膜３３２上に高密度で結晶性を有する酸
化アルミニウム膜３３４が成膜されやすいため、好ましい。また、酸化アルミニウム膜３
３４を１００℃以上４５０℃以下に基板加熱しつつ成膜すると、高密度で結晶性を有する
絶縁膜が成膜されやすいため、好ましい。
【０２７９】
次に、下地絶縁膜３０２を成膜する（図１１（Ｃ）参照。）。下地絶縁膜３０２は、下地
絶縁膜３０２として示した絶縁膜から選択し、スパッタリング法、ＣＶＤ法、ＭＢＥ法、
ＡＬＤ法またはＰＬＤ法を用いて成膜すればよい。
【０２８０】
下地絶縁膜３０２は、例えば、石英（好ましくは合成石英）をターゲットに用い、基板加
熱温度３０℃以上４５０℃以下（好ましくは７０℃以上２００℃以下）、基板とターゲッ
トの間の距離（Ｔ−Ｓ間距離）を２０ｍｍ以上４００ｍｍ以下（好ましくは４０ｍｍ以上
２００ｍｍ以下）、圧力を０．１Ｐａ以上４Ｐａ以下（好ましくは０．２Ｐａ以上１．２
Ｐａ以下）、高周波電源を０．５ｋＷ以上１２ｋＷ以下（好ましくは１ｋＷ以上５ｋＷ以
下）、成膜ガス中のＯ２／（Ｏ２＋Ａｒ）割合を２０％超過１００％以下（好ましくは５
０％以上１００％以下）として、ＲＦスパッタリング法により酸化シリコン膜を成膜する
と好ましい。なお、石英（好ましくは合成石英）ターゲットに代えてシリコンターゲット
を用いることもできる。なお、成膜ガスとしては、酸素ガスまたは、酸素及びアルゴンの
混合ガスを用いて行う。このような方法を用いることで、下地絶縁膜３０２を過剰酸素を
含む絶縁膜とすることができる。
【０２８１】
次に、半導体膜３０６となる半導体膜を成膜する。半導体膜３０６となる半導体膜は、半
導体膜３０６として示した半導体膜から選択し、スパッタリング法、ＣＶＤ法、ＭＢＥ法
、ＡＬＤ法またはＰＬＤ法を用いて成膜すればよい。半導体膜３０６となる半導体膜は、
酸化物半導体膜を用い、スパッタリング法で成膜すると好ましい。なお、スパッタリング
法を用いると、高密度で結晶性を有する酸化物半導体膜が成膜されやすいため、好ましい
。また、酸化物半導体膜を１００℃以上４５０℃以下に基板加熱しつつ成膜すると、高密
度で結晶性を有する酸化物半導体膜が成膜されやすいため、好ましい。
【０２８２】
なお、酸化物半導体膜の成膜後に第１２の加熱処理を行ってもよい。第１２の加熱処理は
、第１の加熱処理で示した条件を用いて行えばよい。第１２の加熱処理によって、酸化物
半導体膜の結晶性を高め、さらに酸化物半導体膜から水素や水などの不純物を除去するこ
とができる。
【０２８３】
次に、半導体膜３０６となる半導体膜を加工し、島状に加工された半導体膜３０６を形成
する（図１１（Ｄ）参照。）。
【０２８４】
なお、半導体膜３０６が酸化物半導体膜であるとき、半導体膜３０６の形成後に第１３の
加熱処理を行ってもよい。第１３の加熱処理は、第１の加熱処理で示した条件を用いて行
えばよい。第１３の加熱処理は、酸化物半導体膜の側面が露出した状態で行うため、酸化
物半導体膜の側面から水素や水などの不純物が除去されやすく、効果的に不純物を除去す
ることができる。また、下地絶縁膜３０２と半導体膜３０６との界面に存在する水素や水
などの不純物も除去できる。なお、酸化物半導体膜がＣＡＡＣ−ＯＳ膜であるとき、結晶
の層に沿って不純物が拡散しやすいため、さらに側面から水素や水などの不純物が除去さ
れやすい。
【０２８５】
次に、ソース電極３１６ａおよびドレイン電極３１６ｂとなる導電膜を成膜する。ソース
電極３１６ａおよびドレイン電極３１６ｂとなる導電膜は、ソース電極３１６ａおよびド
レイン電極３１６ｂとして示した導電膜から選択し、スパッタリング法、ＣＶＤ法、ＭＢ
Ｅ法、ＡＬＤ法またはＰＬＤ法を用いて成膜すればよい。
【０２８６】
次に、ソース電極３１６ａおよびドレイン電極３１６ｂとなる導電膜を加工し、ソース電
極３１６ａおよびドレイン電極３１６ｂを形成する（図１２（Ａ）参照。）。
【０２８７】
次に、ゲート絶縁膜３１２を成膜する（図１２（Ｂ）参照。）。ゲート絶縁膜３１２は、
ゲート絶縁膜３１２として示した絶縁膜から選択し、スパッタリング法、ＣＶＤ法、ＭＢ
Ｅ法、ＡＬＤ法またはＰＬＤ法を用いて成膜すればよい。
【０２８８】
次に、ゲート電極３０４となる導電膜を成膜する。ゲート電極３０４となる導電膜は、ゲ
ート電極３０４として示した導電膜から選択し、スパッタリング法、ＣＶＤ法、ＭＢＥ法
、ＡＬＤ法またはＰＬＤ法を用いて成膜すればよい。
【０２８９】
次に、ゲート電極３０４となる導電膜を加工し、ゲート電極３０４を形成する（図１２（
Ｃ）参照。）。
【０２９０】
次に、結晶性絶縁膜３３６を成膜する。結晶性絶縁膜３３６は、結晶性絶縁膜３３６とし
て示した絶縁膜から選択し、スパッタリング法、ＣＶＤ法、ＭＢＥ法、ＡＬＤ法またはＰ
ＬＤ法を用いて成膜すればよい。
【０２９１】
次に、第１４の加熱処理を行ってもよい。第１４の加熱処理は第１の加熱処理と同様の条
件から選択して行えばよい。第１４の加熱処理によって、結晶性絶縁膜３３６の結晶性を
高め、かつ水素や水などの不純物を除去することができる。また、半導体膜３０６が酸化
物半導体膜であり、かつ下地絶縁膜３０２が過剰酸素を含む絶縁膜であるとき、半導体膜
３０６の欠陥（酸化物半導体膜の酸素欠損）を低減することができる。
【０２９２】
次に、酸化アルミニウム膜３３８を成膜する（図１２（Ｄ）参照。）。酸化アルミニウム
膜３３８は、スパッタリング法、ＣＶＤ法、ＭＢＥ法、ＡＬＤ法またはＰＬＤ法を用いて
成膜すればよい。
【０２９３】
次に、第１５の加熱処理を行ってもよい。第１５の加熱処理は第１の加熱処理と同様の条
件から選択して行えばよい。第１５の加熱処理によって、半導体膜３０６が酸化物半導体
膜であり、かつ下地絶縁膜３０２が過剰酸素を含む絶縁膜であるとき、半導体膜３０６の
欠陥（酸化物半導体膜の酸素欠損）を低減することができる。なお、第１４の加熱処理に
代えて、第１５の加熱処理を行っても構わない。このとき、酸化アルミニウム膜３３８を
有することにより、過剰酸素の外方拡散が抑制され、効果的に酸素欠損を低減することが
できる。
【０２９４】
以上のようにして図３に示したトランジスタを作製することができる。
【０２９５】
半導体膜３０６が酸化物半導体膜であるとき、第１１乃至第１５の加熱処理を行うことで
、安定した電気特性を有し、信頼性の高いトランジスタを提供することができる。また、
酸化アルミニウム膜３３４および酸化アルミニウム膜３３８がトランジスタの電気特性を
劣化させる不純物に対するバリア膜としての機能を有する。従って、第１１乃至第１５の
加熱処理によって、当該不純物の拡散が生じた場合でも、電気特性の劣化を引き起こさな
いことができる。ただし第１１乃至第１５の加熱処理を全て行うことに限定されない。
【０２９６】
次に、図４に示したトランジスタの作製方法について、図１３および図１４を用いて説明
する。なお、簡単のため、図１３および図１４には、図４（Ｂ）に対応する断面図のみ示
す。
【０２９７】
まず、基板４００を準備する。基板４００は、基板４００として示した基板から選択して
用いればよい。
【０２９８】
次に、結晶性絶縁膜４３２を成膜する（図１３（Ａ）参照。）。結晶性絶縁膜４３２は、
結晶性絶縁膜４３２として示した絶縁膜から選択し、スパッタリング法、ＣＶＤ法、ＭＢ
Ｅ法、ＡＬＤ法またはＰＬＤ法を用いて成膜すればよい。なお、スパッタリング法を用い
ると、高密度で結晶性を有する絶縁膜が成膜されやすいため、好ましい。また、結晶性絶
縁膜４３２を１００℃以上４５０℃以下に基板加熱しつつ成膜すると、高密度で結晶性を
有する絶縁膜が成膜されやすいため、好ましい。
【０２９９】
なお、結晶性絶縁膜４３２を成膜した後、第１６の加熱処理を行ってもよい。第１６の加
熱処理は、第１の加熱処理で示した条件を用いて行えばよい。第１６の加熱処理によって
、結晶性絶縁膜４３２の結晶性を高め、かつ水素や水などの不純物を除去することができ
る。
【０３００】
次に、酸化アルミニウム膜４３４を成膜する（図１３（Ｂ）参照。）。酸化アルミニウム
膜４３４は、スパッタリング法、ＣＶＤ法、ＭＢＥ法、ＡＬＤ法またはＰＬＤ法を用いて
成膜すればよい。
【０３０１】
結晶性絶縁膜４３２上に酸化アルミニウム膜４３４を成膜することで、高密度で結晶性を
有する酸化アルミニウム膜４３４を成膜することができる。高密度で結晶性を有する酸化
アルミニウム膜４３４は、水素、水、酸素および金属元素が透過しにくい。従って、トラ
ンジスタの電気特性を劣化させる不純物に対するバリア膜としての機能を有する。
【０３０２】
なお、スパッタリング法を用いると、結晶性絶縁膜４３２上に高密度で結晶性を有する酸
化アルミニウム膜４３４が成膜されやすいため、好ましい。また、酸化アルミニウム膜４
３４を１００℃以上４５０℃以下に基板加熱しつつ成膜すると、高密度で結晶性を有する
絶縁膜が成膜されやすいため、好ましい。
【０３０３】
次に、下地絶縁膜４０２を成膜する（図１３（Ｃ）参照。）。下地絶縁膜４０２は、下地
絶縁膜４０２として示した絶縁膜から選択し、スパッタリング法、ＣＶＤ法、ＭＢＥ法、
ＡＬＤ法またはＰＬＤ法を用いて成膜すればよい。
【０３０４】
下地絶縁膜４０２は、例えば、石英（好ましくは合成石英）をターゲットに用い、基板加
熱温度３０℃以上４５０℃以下（好ましくは７０℃以上２００℃以下）、基板とターゲッ
トの間の距離（Ｔ−Ｓ間距離）を２０ｍｍ以上４００ｍｍ以下（好ましくは４０ｍｍ以上
２００ｍｍ以下）、圧力を０．１Ｐａ以上４Ｐａ以下（好ましくは０．２Ｐａ以上１．２
Ｐａ以下）、高周波電源を０．５ｋＷ以上１２ｋＷ以下（好ましくは１ｋＷ以上５ｋＷ以
下）、成膜ガス中のＯ２／（Ｏ２＋Ａｒ）割合を２０％超過１００％以下（好ましくは５
０％以上１００％以下）として、ＲＦスパッタリング法により酸化シリコン膜を成膜する
と好ましい。なお、石英（好ましくは合成石英）ターゲットに代えてシリコンターゲット
を用いることもできる。なお、成膜ガスとしては、酸素ガスまたは、酸素及びアルゴンの
混合ガスを用いて行う。このような方法を用いることで、下地絶縁膜４０２を過剰酸素を
含む絶縁膜とすることができる。
【０３０５】
次に、ソース電極４１６ａおよびドレイン電極４１６ｂとなる導電膜を成膜する。ソース
電極４１６ａおよびドレイン電極４１６ｂとなる導電膜は、ソース電極４１６ａおよびド
レイン電極４１６ｂとして示した導電膜から選択し、スパッタリング法、ＣＶＤ法、ＭＢ
Ｅ法、ＡＬＤ法またはＰＬＤ法を用いて成膜すればよい。
【０３０６】
次に、ソース電極４１６ａおよびドレイン電極４１６ｂとなる導電膜を加工し、ソース電
極４１６ａおよびドレイン電極４１６ｂを形成する（図１３（Ｄ）参照。）。
【０３０７】
次に、半導体膜４０６となる半導体膜を成膜する。半導体膜４０６となる半導体膜は、半
導体膜４０６として示した半導体膜から選択し、スパッタリング法、ＣＶＤ法、ＭＢＥ法
、ＡＬＤ法またはＰＬＤ法を用いて成膜すればよい。半導体膜４０６となる半導体膜は、
酸化物半導体膜を用い、スパッタリング法で成膜すると好ましい。なお、スパッタリング
法を用いると、高密度で結晶性を有する酸化物半導体膜が成膜されやすいため、好ましい
。また、酸化物半導体膜を１００℃以上４５０℃以下に基板加熱しつつ成膜すると、高密
度で結晶性を有する酸化物半導体膜が成膜されやすいため、好ましい。
【０３０８】
なお、酸化物半導体膜の成膜後に第１７の加熱処理を行ってもよい。第１７の加熱処理は
、第１の加熱処理で示した条件を用いて行えばよい。第１７の加熱処理によって、酸化物
半導体膜の結晶性を高め、さらに酸化物半導体膜から水素や水などの不純物を除去するこ
とができる。
【０３０９】
次に、半導体膜４０６となる半導体膜を加工し、島状に加工された半導体膜４０６を形成
する（図１４（Ａ）参照。）。
【０３１０】
なお、半導体膜４０６が酸化物半導体膜であるとき、半導体膜４０６の形成後に第１８の
加熱処理を行ってもよい。第１８の加熱処理は、第１の加熱処理で示した条件を用いて行
えばよい。第１８の加熱処理は、酸化物半導体膜の側面が露出した状態で行うため、酸化
物半導体膜の側面から水素や水などの不純物が除去されやすく、効果的に不純物を除去す
ることができる。また、下地絶縁膜４０２と半導体膜４０６との界面に存在する水素や水
などの不純物も除去できる。なお、酸化物半導体膜がＣＡＡＣ−ＯＳ膜であるとき、結晶
の層に沿って不純物が拡散しやすいため、さらに側面から水素や水などの不純物が除去さ
れやすい。
【０３１１】
次に、ゲート絶縁膜４１２を成膜する（図１４（Ｂ）参照。）。ゲート絶縁膜４１２は、
ゲート絶縁膜４１２として示した絶縁膜から選択し、スパッタリング法、ＣＶＤ法、ＭＢ
Ｅ法、ＡＬＤ法またはＰＬＤ法を用いて成膜すればよい。
【０３１２】
次に、ゲート電極４０４となる導電膜を成膜する。ゲート電極４０４となる導電膜は、ゲ
ート電極４０４として示した導電膜から選択し、スパッタリング法、ＣＶＤ法、ＭＢＥ法
、ＡＬＤ法またはＰＬＤ法を用いて成膜すればよい。
【０３１３】
次に、ゲート電極４０４となる導電膜を加工し、ゲート電極４０４を形成する（図１４（
Ｃ）参照。）。
【０３１４】
次に、結晶性絶縁膜４３６を成膜する。結晶性絶縁膜４３６は、結晶性絶縁膜４３６とし
て示した絶縁膜から選択し、スパッタリング法、ＣＶＤ法、ＭＢＥ法、ＡＬＤ法またはＰ
ＬＤ法を用いて成膜すればよい。
【０３１５】
次に、第１９の加熱処理を行ってもよい。第１９の加熱処理は第１の加熱処理と同様の条
件から選択して行えばよい。第１９の加熱処理によって、結晶性絶縁膜４３６の結晶性を
高め、かつ水素や水などの不純物を除去することができる。また、半導体膜４０６が酸化
物半導体膜であり、かつ下地絶縁膜４０２が過剰酸素を含む絶縁膜であるとき、半導体膜
４０６の欠陥（酸化物半導体膜の酸素欠損）を低減することができる。
【０３１６】
次に、酸化アルミニウム膜４３８を成膜する（図１４（Ｄ）参照。）。酸化アルミニウム
膜４３８は、スパッタリング法、ＣＶＤ法、ＭＢＥ法、ＡＬＤ法またはＰＬＤ法を用いて
成膜すればよい。
【０３１７】
次に、第２０の加熱処理を行ってもよい。第２０の加熱処理は第１の加熱処理と同様の条
件から選択して行えばよい。第２０の加熱処理によって、半導体膜４０６が酸化物半導体
膜であり、かつ下地絶縁膜４０２が過剰酸素を含む絶縁膜であるとき、半導体膜４０６の
欠陥（酸化物半導体膜の酸素欠損）を低減することができる。なお、第１９の加熱処理に
代えて、第２０の加熱処理を行っても構わない。このとき、酸化アルミニウム膜４３８を
有することにより、過剰酸素の外方拡散が抑制され、効果的に酸素欠損を低減することが
できる。
【０３１８】
以上のようにして図４に示したトランジスタを作製することができる。
【０３１９】
半導体膜４０６が酸化物半導体膜であるとき、第１６乃至第２０の加熱処理を行うことで
、安定した電気特性を有し、信頼性の高いトランジスタを提供することができる。また、
酸化アルミニウム膜４３４および酸化アルミニウム膜４３８がトランジスタの電気特性を
劣化させる不純物に対するバリア膜としての機能を有する。従って、第１６乃至第２０の
加熱処理によって、当該不純物の拡散が生じた場合でも、電気特性の劣化を引き起こさな
いことができる。ただし、第１６乃至第２０の加熱処理を全て行うことに限定されない。
【０３２０】
次に、図５に示したトランジスタの作製方法について、図１５および図１６を用いて説明
する。なお、簡単のため、図１５および図１６には、図５（Ｂ）に対応する断面図のみ示
す。
【０３２１】
まず、基板５００を準備する。基板５００は、基板５００として示した基板から選択して
用いればよい。
【０３２２】
次に、結晶性絶縁膜５３２を成膜する（図１５（Ａ）参照。）。結晶性絶縁膜５３２は、
結晶性絶縁膜５３２として示した絶縁膜から選択し、スパッタリング法、ＣＶＤ法、ＭＢ
Ｅ法、ＡＬＤ法またはＰＬＤ法を用いて成膜すればよい。なお、スパッタリング法を用い
ると、高密度で結晶性を有する絶縁膜が成膜されやすいため、好ましい。また、結晶性絶
縁膜５３２を１００℃以上４５０℃以下に基板加熱しつつ成膜すると、高密度で結晶性を
有する絶縁膜が成膜されやすいため、好ましい。
【０３２３】
なお、結晶性絶縁膜５３２を成膜した後、第２１の加熱処理を行ってもよい。第２１の加
熱処理は、第１の加熱処理で示した条件を用いて行えばよい。第２１の加熱処理によって
、結晶性絶縁膜５３２の結晶性を高め、かつ水素や水などの不純物を除去することができ
る。
【０３２４】
次に、酸化アルミニウム膜５３４を成膜する（図１５（Ｂ）参照。）。酸化アルミニウム
膜５３４は、スパッタリング法、ＣＶＤ法、ＭＢＥ法、ＡＬＤ法またはＰＬＤ法を用いて
成膜すればよい。
【０３２５】
結晶性絶縁膜５３２上に酸化アルミニウム膜５３４を成膜することで、高密度で結晶性を
有する酸化アルミニウム膜５３４を成膜することができる。高密度で結晶性を有する酸化
アルミニウム膜５３４は、水素、水、酸素および金属元素が透過しにくい。従って、トラ
ンジスタの電気特性を劣化させる不純物に対するバリア膜としての機能を有する。
【０３２６】
なお、スパッタリング法を用いると、結晶性絶縁膜５３２上に高密度で結晶性を有する酸
化アルミニウム膜５３４が成膜されやすいため、好ましい。また、酸化アルミニウム膜５
３４を１００℃以上４５０℃以下に基板加熱しつつ成膜すると、高密度で結晶性を有する
絶縁膜が成膜されやすいため、好ましい。
【０３２７】
次に、下地絶縁膜５０２を成膜する（図１５（Ｃ）参照。）。下地絶縁膜５０２は、下地
絶縁膜５０２として示した絶縁膜から選択し、スパッタリング法、ＣＶＤ法、ＭＢＥ法、
ＡＬＤ法またはＰＬＤ法を用いて成膜すればよい。
【０３２８】
下地絶縁膜５０２は、例えば、石英（好ましくは合成石英）をターゲットに用い、基板加
熱温度３０℃以上４５０℃以下（好ましくは７０℃以上２００℃以下）、基板とターゲッ
トの間の距離（Ｔ−Ｓ間距離）を２０ｍｍ以上４００ｍｍ以下（好ましくは４０ｍｍ以上
２００ｍｍ以下）、圧力を０．１Ｐａ以上４Ｐａ以下（好ましくは０．２Ｐａ以上１．２
Ｐａ以下）、高周波電源を０．５ｋＷ以上１２ｋＷ以下（好ましくは１ｋＷ以上５ｋＷ以
下）、成膜ガス中のＯ２／（Ｏ２＋Ａｒ）割合を２０％超過１００％以下（好ましくは５
０％以上１００％以下）として、ＲＦスパッタリング法により酸化シリコン膜を成膜する
と好ましい。なお、石英（好ましくは合成石英）ターゲットに代えてシリコンターゲット
を用いることもできる。なお、成膜ガスとしては、酸素ガスまたは、酸素及びアルゴンの
混合ガスを用いて行う。このような方法を用いることで、下地絶縁膜５０２を過剰酸素を
含む絶縁膜とすることができる。
【０３２９】
次に、半導体膜５０６となる半導体膜を成膜する。半導体膜５０６となる半導体膜は、半
導体膜５０６として示した半導体膜から選択し、スパッタリング法、ＣＶＤ法、ＭＢＥ法
、ＡＬＤ法またはＰＬＤ法を用いて成膜すればよい。半導体膜５０６となる半導体膜は、
酸化物半導体膜を用い、スパッタリング法で成膜すると好ましい。なお、スパッタリング
法を用いると、高密度で結晶性を有する酸化物半導体膜が成膜されやすいため、好ましい
。また、酸化物半導体膜を１００℃以上４５０℃以下に基板加熱しつつ成膜すると、高密
度で結晶性を有する酸化物半導体膜が成膜されやすいため、好ましい。
【０３３０】
なお、酸化物半導体膜の成膜後に第２２の加熱処理を行ってもよい。第２２の加熱処理は
、第１の加熱処理で示した条件を用いて行えばよい。第２２の加熱処理によって、酸化物
半導体膜の結晶性を高め、さらに酸化物半導体膜から水素や水などの不純物を除去するこ
とができる。
【０３３１】
次に、半導体膜５０６となる半導体膜を加工し、島状に加工された半導体膜５０６を形成
する（図１６（Ａ）参照。）。
【０３３２】
なお、半導体膜５０６が酸化物半導体膜であるとき、半導体膜５０６の形成後に第２３の
加熱処理を行ってもよい。第２３の加熱処理は、第１の加熱処理で示した条件を用いて行
えばよい。第２３の加熱処理は、酸化物半導体膜の側面が露出した状態で行うため、酸化
物半導体膜の側面から水素や水などの不純物が除去されやすく、効果的に不純物を除去す
ることができる。また、下地絶縁膜５０２と半導体膜５０６との界面に存在する水素や水
などの不純物も除去できる。なお、酸化物半導体膜がＣＡＡＣ−ＯＳ膜であるとき、結晶
の層に沿って不純物が拡散しやすいため、さらに側面から水素や水などの不純物が除去さ
れやすい。
【０３３３】
次に、ゲート絶縁膜５１２となる絶縁膜５１３を成膜する（図１６（Ａ）参照。）。絶縁
膜５１３は、ゲート絶縁膜５１２として示した絶縁膜から選択し、スパッタリング法、Ｃ
ＶＤ法、ＭＢＥ法、ＡＬＤ法またはＰＬＤ法を用いて成膜すればよい。
【０３３４】
次に、ゲート電極５０４となる導電膜を成膜する。ゲート電極５０４となる導電膜は、ゲ
ート電極５０４として示した導電膜から選択し、スパッタリング法、ＣＶＤ法、ＭＢＥ法
、ＡＬＤ法またはＰＬＤ法を用いて成膜すればよい。
【０３３５】
次に、ゲート電極５０４となる導電膜を加工し、ゲート電極５０４を形成する。
【０３３６】
次に、ゲート電極５０４の加工で用いたレジストマスクまたはゲート電極５０４をマスク
として、絶縁膜５１３を加工し、ゲート絶縁膜５１２を形成する（図１６（Ｂ）参照。）
。
【０３３７】
次に、ゲート電極５０４をマスクとし、半導体膜５０６に不純物を添加してもよい。不純
物としては、半導体膜５０６が低抵抗化する不純物から選択して添加すればよい。なお、
半導体膜５０６が酸化物半導体膜である場合、不純物として、ヘリウム、ホウ素、窒素、
フッ素、ネオン、アルミニウム、リン、アルゴン、ヒ素、クリプトン、インジウム、スズ
、アンチモンおよびキセノンから選ばれた一種以上を添加すればよい。なお、不純物を添
加するためには、イオン注入法、イオンドーピング法で行えばよい。好ましくはイオン注
入法を用いればよい。このとき、加速電圧を５ｋＶ以上１００ｋＶ以下とする。また、不
純物の添加量は１×１０１４ｉｏｎｓ／ｃｍ２以上１×１０１６ｉｏｎｓ／ｃｍ２以下と
する。
【０３３８】
次に、第２４の加熱処理を行ってもよい。第２４の加熱処理は第１の加熱処理と同様の条
件から選択して行えばよい。第２４の加熱処理によって、半導体膜５０６の不純物の添加
された領域を低抵抗領域とすることができる。また、半導体膜５０６が酸化物半導体膜で
あり、かつ下地絶縁膜５０２が過剰酸素を含む絶縁膜であるとき、半導体膜５０６の欠陥
（酸化物半導体膜の酸素欠損）を低減することもできる。
【０３３９】
次に、結晶性絶縁膜５３６を成膜する。結晶性絶縁膜５３６は、結晶性絶縁膜５３６とし
て示した絶縁膜から選択し、スパッタリング法、ＣＶＤ法、ＭＢＥ法、ＡＬＤ法またはＰ
ＬＤ法を用いて成膜すればよい。
【０３４０】
次に、第２５の加熱処理を行ってもよい。第２５の加熱処理は第１の加熱処理と同様の条
件から選択して行えばよい。第２５の加熱処理によって、結晶性絶縁膜５３６の結晶性を
高め、かつ水素や水などの不純物を除去することができる。また、半導体膜５０６が酸化
物半導体膜であり、かつ下地絶縁膜５０２が過剰酸素を含む絶縁膜であるとき、半導体膜
５０６の欠陥（酸化物半導体膜の酸素欠損）を低減することができる。
【０３４１】
次に、酸化アルミニウム膜５３８を成膜する（図１６（Ｃ）参照。）。酸化アルミニウム
膜５３８は、スパッタリング法、ＣＶＤ法、ＭＢＥ法、ＡＬＤ法またはＰＬＤ法を用いて
成膜すればよい。
【０３４２】
次に、第２６の加熱処理を行ってもよい。第２６の加熱処理は第１の加熱処理と同様の条
件から選択して行えばよい。第２６の加熱処理によって、半導体膜５０６が酸化物半導体
膜であり、かつ下地絶縁膜５０２が過剰酸素を含む絶縁膜であるとき、半導体膜５０６の
欠陥（酸化物半導体膜の酸素欠損）を低減することができる。なお、第２５の加熱処理に
代えて、第２６の加熱処理を行っても構わない。このとき、酸化アルミニウム膜５３８を
有することにより、過剰酸素の外方拡散が抑制され、効果的に酸素欠損を低減することが
できる。
【０３４３】
次に、保護絶縁膜５１８を成膜する。保護絶縁膜５１８は、保護絶縁膜５１８として示し
た絶縁膜から選択し、スパッタリング法、ＣＶＤ法、ＭＢＥ法、ＡＬＤ法またはＰＬＤ法
を用いて成膜すればよい。
【０３４４】
次に、結晶性絶縁膜５３６、酸化アルミニウム膜５３８および保護絶縁膜５１８を加工し
、半導体膜５０６を露出する開口部を形成する。
【０３４５】
次に、配線５２４ａおよび配線５２４ｂとなる導電膜を成膜する。配線５２４ａおよび配
線５２４ｂとなる導電膜は、配線５２４ａおよび配線５２４ｂとして示した導電膜から選
択し、スパッタリング法、ＣＶＤ法、ＭＢＥ法、ＡＬＤ法またはＰＬＤ法を用いて成膜す
ればよい。
【０３４６】
次に、配線５２４ａおよび配線５２４ｂとなる導電膜を加工し、配線５２４ａおよび配線
５２４ｂを形成する（図１６（Ｄ）参照。）。
【０３４７】
以上のようにして図５に示したトランジスタを作製することができる。
【０３４８】
半導体膜５０６が酸化物半導体膜であるとき、第２１乃至第２６の加熱処理を行うことで
、安定した電気特性を有し、信頼性の高いトランジスタを提供することができる。また、
酸化アルミニウム膜５３４および酸化アルミニウム膜５３８がトランジスタの電気特性を
劣化させる不純物に対するバリア膜としての機能を有する。従って、第２１乃至第２６の
加熱処理によって、当該不純物の拡散が生じた場合でも、電気特性の劣化を引き起こさな
いことができる。ただし、第２１乃至第２６の加熱処理を全て行うことに限定されない。
【０３４９】
次に、図６に示したトランジスタの作製方法について、図１７乃至図１９を用いて説明す
る。なお、簡単のため、図１７乃至図１９には、図６（Ｂ）に対応する断面図のみ示す。
【０３５０】
まず、基板６００を準備する。基板６００は、基板６００として示した基板から選択して
用いればよい。
【０３５１】
次に、結晶性絶縁膜６３２を成膜する（図１７（Ａ）参照。）。結晶性絶縁膜６３２は、
結晶性絶縁膜６３２として示した絶縁膜から選択し、スパッタリング法、ＣＶＤ法、ＭＢ
Ｅ法、ＡＬＤ法またはＰＬＤ法を用いて成膜すればよい。なお、スパッタリング法を用い
ると、高密度で結晶性を有する絶縁膜が成膜されやすいため、好ましい。また、結晶性絶
縁膜６３２を１００℃以上４５０℃以下に基板加熱しつつ成膜すると、高密度で結晶性を
有する絶縁膜が成膜されやすいため、好ましい。
【０３５２】
なお、結晶性絶縁膜６３２を成膜した後、第２７の加熱処理を行ってもよい。第２７の加
熱処理は、第１の加熱処理で示した条件を用いて行えばよい。第２７の加熱処理によって
、結晶性絶縁膜６３２の結晶性を高め、かつ水素や水などの不純物を除去することができ
る。
【０３５３】
次に、酸化アルミニウム膜６３４を成膜する（図１７（Ｂ）参照。）。酸化アルミニウム
膜６３４は、スパッタリング法、ＣＶＤ法、ＭＢＥ法、ＡＬＤ法またはＰＬＤ法を用いて
成膜すればよい。
【０３５４】
結晶性絶縁膜６３２上に酸化アルミニウム膜６３４を成膜することで、高密度で結晶性を
有する酸化アルミニウム膜６３４を成膜することができる。高密度で結晶性を有する酸化
アルミニウム膜６３４は、水素、水、酸素および金属元素が透過しにくい。従って、トラ
ンジスタの電気特性を劣化させる不純物に対するバリア膜としての機能を有する。
【０３５５】
なお、スパッタリング法を用いると、結晶性絶縁膜６３２上に高密度で結晶性を有する酸
化アルミニウム膜６３４が成膜されやすいため、好ましい。また、酸化アルミニウム膜６
３４を１００℃以上４５０℃以下に基板加熱しつつ成膜すると、高密度で結晶性を有する
絶縁膜が成膜されやすいため、好ましい。
【０３５６】
次に、下地絶縁膜６０２を成膜する（図１７（Ｃ）参照。）。下地絶縁膜６０２は、下地
絶縁膜６０２として示した絶縁膜から選択し、スパッタリング法、ＣＶＤ法、ＭＢＥ法、
ＡＬＤ法またはＰＬＤ法を用いて成膜すればよい。
【０３５７】
下地絶縁膜６０２は、例えば、石英（好ましくは合成石英）をターゲットに用い、基板加
熱温度３０℃以上４５０℃以下（好ましくは７０℃以上２００℃以下）、基板とターゲッ
トの間の距離（Ｔ−Ｓ間距離）を２０ｍｍ以上４００ｍｍ以下（好ましくは４０ｍｍ以上
２００ｍｍ以下）、圧力を０．１Ｐａ以上４Ｐａ以下（好ましくは０．２Ｐａ以上１．２
Ｐａ以下）、高周波電源を０．５ｋＷ以上１２ｋＷ以下（好ましくは１ｋＷ以上５ｋＷ以
下）、成膜ガス中のＯ２／（Ｏ２＋Ａｒ）割合を２０％超過１００％以下（好ましくは５
０％以上１００％以下）として、ＲＦスパッタリング法により酸化シリコン膜を成膜する
と好ましい。なお、石英（好ましくは合成石英）ターゲットに代えてシリコンターゲット
を用いることもできる。なお、成膜ガスとしては、酸素ガスまたは、酸素及びアルゴンの
混合ガスを用いて行う。このような方法を用いることで、下地絶縁膜６０２を過剰酸素を
含む絶縁膜とすることができる。
【０３５８】
次に、半導体膜６０６となる半導体膜を成膜する。半導体膜６０６となる半導体膜は、半
導体膜６０６として示した半導体膜から選択し、スパッタリング法、ＣＶＤ法、ＭＢＥ法
、ＡＬＤ法またはＰＬＤ法を用いて成膜すればよい。半導体膜６０６となる半導体膜は、
酸化物半導体膜を用い、スパッタリング法で成膜すると好ましい。なお、スパッタリング
法を用いると、高密度で結晶性を有する酸化物半導体膜が成膜されやすいため、好ましい
。また、酸化物半導体膜を１００℃以上４５０℃以下に基板加熱しつつ成膜すると、高密
度で結晶性を有する酸化物半導体膜が成膜されやすいため、好ましい。
【０３５９】
なお、酸化物半導体膜の成膜後に第２８の加熱処理を行ってもよい。第２８の加熱処理は
、第１の加熱処理で示した条件を用いて行えばよい。第２８の加熱処理によって、酸化物
半導体膜の結晶性を高め、さらに酸化物半導体膜から水素や水などの不純物を除去するこ
とができる。
【０３６０】
次に、半導体膜６０６となる半導体膜を加工し、島状に加工された半導体膜６０６を形成
する（図１７（Ｄ）参照。）。
【０３６１】
なお、半導体膜６０６が酸化物半導体膜であるとき、半導体膜６０６の形成後に第２９の
加熱処理を行ってもよい。第２９の加熱処理は、第１の加熱処理で示した条件を用いて行
えばよい。第２９の加熱処理は、酸化物半導体膜の側面が露出した状態で行うため、酸化
物半導体膜の側面から水素や水などの不純物が除去されやすく、効果的に不純物を除去す
ることができる。また、下地絶縁膜６０２と半導体膜６０６との界面に存在する水素や水
などの不純物も除去できる。なお、酸化物半導体膜がＣＡＡＣ−ＯＳ膜であるとき、結晶
の層に沿って不純物が拡散しやすいため、さらに側面から水素や水などの不純物が除去さ
れやすい。
【０３６２】
次に、ゲート絶縁膜６１２となる絶縁膜を成膜する。ゲート絶縁膜６１２となる絶縁膜は
、ゲート絶縁膜６１２として示した絶縁膜から選択し、スパッタリング法、ＣＶＤ法、Ｍ
ＢＥ法、ＡＬＤ法またはＰＬＤ法を用いて成膜すればよい。
【０３６３】
次に、ゲート電極６０４となる導電膜を成膜する。ゲート電極６０４となる導電膜は、ゲ
ート電極６０４として示した導電膜から選択し、スパッタリング法、ＣＶＤ法、ＭＢＥ法
、ＡＬＤ法またはＰＬＤ法を用いて成膜すればよい。
【０３６４】
次に、ゲート電極６０４となる導電膜を加工し、ゲート電極６０４となる導電膜６０５を
形成する。
【０３６５】
次に、導電膜６０５の加工で用いたレジストマスクまたは導電膜６０５をマスクとして、
ゲート絶縁膜６１２となる絶縁膜を加工し、ゲート絶縁膜６１２を形成する（図１８（Ａ
）参照。）。
【０３６６】
次に、導電膜６０５をマスクとし、半導体膜６０６に不純物を添加してもよい（第１の不
純物添加ともいう。）。不純物としては、半導体膜６０６が低抵抗化する不純物から選択
して添加すればよい。なお、半導体膜６０６が酸化物半導体膜である場合、不純物として
、ヘリウム、ホウ素、窒素、フッ素、ネオン、アルミニウム、リン、アルゴン、ヒ素、ク
リプトン、インジウム、スズ、アンチモンおよびキセノンから選ばれた一種以上を添加す
ればよい。なお、不純物を添加するためには、イオン注入法、イオンドーピング法で行え
ばよい。好ましくはイオン注入法を用いればよい。このとき、加速電圧を５ｋＶ以上１０
０ｋＶ以下とする。また、不純物の添加量は１×１０１４ｉｏｎｓ／ｃｍ２以上１×１０
１６ｉｏｎｓ／ｃｍ２以下とする。
【０３６７】
次に、側壁絶縁膜６１１となる絶縁膜を成膜する。側壁絶縁膜６１１となる絶縁膜は、側
壁絶縁膜６１０として示した絶縁膜から選択し、スパッタリング法、ＣＶＤ法、ＭＢＥ法
、ＡＬＤ法またはＰＬＤ法を用いて成膜すればよい。次に、側壁絶縁膜６１１となる絶縁
膜に対し異方性の高いエッチング処理を行うことにより、ゲート絶縁膜６１２および導電
膜６０５の側面に接する側壁絶縁膜６１１を形成することができる（図１８（Ｂ）参照。
）。
【０３６８】
次に、導電膜６０５および側壁絶縁膜６１１をマスクとし、半導体膜６０６に不純物を添
加してもよい（第２の不純物添加ともいう。）。第２の不純物添加は、第１の不純物添加
の条件を参照すればよい。第１の不純物添加および第２の不純物添加を行うことで、半導
体膜６０６に二種類の低抵抗領域を設けることができる。そのため、ドレイン電極端での
電界集中が緩和されやすく、ホットキャリア劣化の抑制効果が高い。また、ソース電極端
においてドレイン電極端からの電界の影響が小さくなり、ＤＩＢＬを抑制することができ
る。なお、第１の不純物添加および第２の不純物添加は、いずれか一方のみを行うことと
してもよい。
【０３６９】
次に、第３０の加熱処理を行ってもよい。第３０の加熱処理は第１の加熱処理と同様の条
件から選択して行えばよい。第３０の加熱処理によって、半導体膜６０６の不純物の添加
された領域を低抵抗領域とすることができる。また、半導体膜６０６が酸化物半導体膜で
あり、かつ下地絶縁膜６０２が過剰酸素を含む絶縁膜であるとき、半導体膜６０６の欠陥
（酸化物半導体膜の酸素欠損）を低減することもできる。
【０３７０】
次に、ソース電極６１６ａおよびドレイン電極６１６ｂとなる導電膜を成膜する。ソース
電極６１６ａおよびドレイン電極６１６ｂとなる導電膜は、ソース電極６１６ａおよびド
レイン電極６１６ｂとして示した導電膜から選択し、スパッタリング法、ＣＶＤ法、ＭＢ
Ｅ法、ＡＬＤ法またはＰＬＤ法を用いて成膜すればよい。
【０３７１】
次に、ソース電極６１６ａおよびドレイン電極６１６ｂとなる導電膜を加工し、導電膜６
１６を形成する（図１８（Ｃ）参照。）。
【０３７２】
次に、結晶性絶縁膜６３７を成膜する（図１８（Ｄ）参照。）。結晶性絶縁膜６３７は、
結晶性絶縁膜６３７として示した絶縁膜から選択し、スパッタリング法、ＣＶＤ法、ＭＢ
Ｅ法、ＡＬＤ法またはＰＬＤ法を用いて成膜すればよい。
【０３７３】
次に、第３１の加熱処理を行ってもよい。第３１の加熱処理は第１の加熱処理と同様の条
件から選択して行えばよい。第３１の加熱処理によって、結晶性絶縁膜６３７の結晶性を
高め、かつ水素や水などの不純物を除去することができる。また、半導体膜６０６が酸化
物半導体膜であり、かつ下地絶縁膜６０２が過剰酸素を含む絶縁膜であるとき、半導体膜
６０６の欠陥（酸化物半導体膜の酸素欠損）を低減することができる。
【０３７４】
次に、酸化アルミニウム膜６３９を成膜する（図１９（Ａ）参照。）。酸化アルミニウム
膜６３９は、スパッタリング法、ＣＶＤ法、ＭＢＥ法、ＡＬＤ法またはＰＬＤ法を用いて
成膜すればよい。
【０３７５】
次に、第３２の加熱処理を行ってもよい。第３２の加熱処理は第１の加熱処理と同様の条
件から選択して行えばよい。第３２の加熱処理によって、半導体膜６０６が酸化物半導体
膜であり、かつ下地絶縁膜６０２が過剰酸素を含む絶縁膜であるとき、半導体膜６０６の
欠陥（酸化物半導体膜の酸素欠損）を低減することができる。なお、第３１の加熱処理に
代えて、第３２の加熱処理を行っても構わない。このとき、酸化アルミニウム膜６３９を
有することにより、過剰酸素の外方拡散が抑制され、効果的に酸素欠損を低減することが
できる。
【０３７６】
次に、絶縁膜６４０となる絶縁膜６４１を成膜する（図１９（Ｂ）参照。）。絶縁膜６４
１は、絶縁膜６４０として示した絶縁膜から選択し、スパッタリング法、ＣＶＤ法、ＭＢ
Ｅ法、ＡＬＤ法またはＰＬＤ法を用いて成膜すればよい。
【０３７７】
次に、絶縁膜６４１、酸化アルミニウム膜６３９、結晶性絶縁膜６３７、導電膜６１６、
側壁絶縁膜６１１および導電膜６０５に対し、各層の表面の高さが揃うよう加工する。当
該加工は、ドライエッチング処理、または化学機械研磨（ＣＭＰ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍ
ｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）処理によって行えばよい。当該加工によって
、導電膜６０５がゲート電極６０４となり、側壁絶縁膜６１１が側壁絶縁膜６１０となり
、導電膜６１６がソース電極６１６ａおよびドレイン電極６１６ｂとなり、結晶性絶縁膜
６３７が結晶性絶縁膜６３６となり、酸化アルミニウム膜６３９が酸化アルミニウム膜６
３８となり、絶縁膜６４１が絶縁膜６４０となる（図１９（Ｃ）参照。）。
【０３７８】
このようにして、ソース電極６１６ａおよびドレイン電極６１６ｂを形成することで、ゲ
ート電極６０４とソース電極６１６ａおよびドレイン電極６１６ｂとの距離を側壁絶縁膜
６１０の厚さと同様にすることができる。従って、ゲート電極６０４とソース電極６１６
ａおよびドレイン電極６１６ｂとの距離の長さを最小加工寸法よりも小さくできるため、
図６に示すトランジスタの構成は微細なトランジスタを作製する際に好適な構造である。
【０３７９】
このような構造としたときに、酸化アルミニウム膜６３８の耐薬品性が高いため、形状不
良の発生が抑制できる。従って、酸化アルミニウム膜６３８の形状不良箇所において、エ
ッチング残渣物が生じることや、さらなる形状不良の原因ともなることが抑制できる。従
って、安定した電気特性のトランジスタとすることができる。
【０３８０】
次に、保護絶縁膜６１８を成膜する。保護絶縁膜６１８は、保護絶縁膜６１８として示し
た絶縁膜から選択し、スパッタリング法、ＣＶＤ法、ＭＢＥ法、ＡＬＤ法またはＰＬＤ法
を用いて成膜すればよい。
【０３８１】
次に、結晶性絶縁膜６３６、酸化アルミニウム膜６３８、絶縁膜６４０および保護絶縁膜
６１８を加工し、ソース電極６１６ａおよびドレイン電極６１６ｂを露出する開口部を形
成する。
【０３８２】
次に、配線６２４ａおよび配線６２４ｂとなる導電膜を成膜する。配線６２４ａおよび配
線６２４ｂとなる導電膜は、配線６２４ａおよび配線６２４ｂとして示した導電膜から選
択し、スパッタリング法、ＣＶＤ法、ＭＢＥ法、ＡＬＤ法またはＰＬＤ法を用いて成膜す
ればよい。
【０３８３】
次に、配線６２４ａおよび配線６２４ｂとなる導電膜を加工し、配線６２４ａおよび配線
６２４ｂを形成する（図１８（Ｃ）参照。）。
【０３８４】
以上のようにして図６に示したトランジスタを作製することができる。
【０３８５】
半導体膜６０６が酸化物半導体膜であるとき、第２７乃至第３２の加熱処理を行うことで
、安定した電気特性を有し、信頼性の高いトランジスタを提供することができる。また、
酸化アルミニウム膜６３４および酸化アルミニウム膜６３８がトランジスタの電気特性を
劣化させる不純物に対するバリア膜としての機能を有する。従って、第２７乃至第３２の
加熱処理によって、当該不純物の拡散が生じた場合でも、電気特性の劣化を引き起こさな
いことができる。ただし、第２７乃至第３２の加熱処理を全て行うことに限定されない。
【０３８６】
本実施の形態より、不純物に対して高いバリア性を有する酸化アルミニウム膜を形成でき
るため、安定した電気特性を有し、信頼性が高いトランジスタを提供することができる。
【０３８７】
本実施の形態は、他の実施の形態の一部または全部について、変更、追加、修正、削除、
応用、上位概念化、又は、下位概念化したものに相当する。したがって、本実施の形態の
一部または全部について、他の実施の形態の一部または全部と自由に組み合わせることや
、適用することや、置き換えて実施することができる。
【０３８８】
（実施の形態３）
本実施の形態では、本発明の一態様に係るトランジスタについて説明する。
【０３８９】
図２０（Ａ）は本発明の一態様に係るトランジスタの上面図である。図２０（Ａ）に示す
一点鎖線Ｇ１−Ｇ２に対応する断面図を図２０（Ｂ）に示す。また、図２０（Ａ）に示す
一点鎖線Ｇ３−Ｇ４に対応する断面図を図２０（Ｃ）に示す。なお、簡単のため、図２０
（Ａ）においては、ゲート絶縁膜２１１２などを省略して示す。
【０３９０】
図２０（Ｂ）は、基板２１００上に設けられたゲート電極２１０４と、ゲート電極２１０
４上に設けられたゲート絶縁膜２１１２と、ゲート絶縁膜２１１２上にあり、ゲート電極
２１０４と重畳して設けられた半導体膜２１０６と、半導体膜２１０６上に設けられたソ
ース電極２１１６ａおよびドレイン電極２１１６ｂと、半導体膜２１０６、ソース電極２
１１６ａおよびドレイン電極２１１６ｂ上に設けられた保護絶縁膜２１１８と、を有する
トランジスタの断面図である。なお、ゲート絶縁膜２１１２は、結晶性絶縁膜２１１２ａ
、および結晶性絶縁膜２１１２ａ上に設けられた酸化アルミニウム膜２１１２ｂを有する
。
【０３９１】
ここで、結晶性絶縁膜２１１２ａは、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｙ、ＺｒおよびＴａのいず
れか一種以上を含む。具体的には、酸化マグネシウム、酸化チタン、酸化バナジウム、酸
化クロム、酸化イットリウム、酸化ジルコニウムおよび酸化タンタルのいずれかを一種以
上含むと好ましい。例えば、酸化ジルコニウムおよび酸化イットリウムを含む絶縁膜を用
いることができる。
【０３９２】
結晶性絶縁膜２１１２ａは、結晶性を有する絶縁膜である。具体的にはＸＲＤ、電子線回
折または中性子回折によって結晶性が確認できる絶縁膜である。
【０３９３】
酸化アルミニウム膜２１１２ｂは、結晶性を有する。具体的にはＸＲＤ、電子線回折また
は中性子回折によって結晶性が確認できる。
【０３９４】
酸化アルミニウム膜２１１２ｂは、結晶性絶縁膜２１１２ａとの界面近傍においても結晶
性を有する。対して、下地として、金属膜または非晶質絶縁膜上に酸化アルミニウム膜を
形成した場合、下地の近傍に非晶質酸化アルミニウム膜が形成される。非晶質酸化アルミ
ニウム膜は欠陥が多いため、ゲート絶縁膜として用いると、トランジスタの電気特性の劣
化が生じる場合がある。酸化アルミニウム膜２１１２ｂは、欠陥が少ないため、ゲート絶
縁膜２１１２の欠陥に起因したトランジスタの電気特性の劣化を抑制することができる。
【０３９５】
酸化アルミニウム膜２１１２ｂは、高密度の酸化アルミニウム膜である。具体的には、Ｘ
ＲＲまたはラザフォードＲＢＳによって密度が３．２ｇ／ｃｍ３以上４．１ｇ／ｃｍ３以
下の酸化アルミニウム膜である。酸化アルミニウム膜２１１２ｂは、不純物に対するバリ
ア性が高いため、不純物に起因したトランジスタの電気特性の劣化を抑制できる。
【０３９６】
なお、酸化アルミニウム膜２１１２ｂは、結晶性絶縁膜２１１２ａの近傍に低密度層を有
さない。具体的には、ＸＲＲによって密度が３．２ｇ／ｃｍ３未満の層を有さない。従っ
て、酸化アルミニウム膜２１１２ｂは欠陥が少ないため、良好なゲート絶縁膜２１１２を
構成する。対して、下地として、金属膜または非晶質絶縁膜上に酸化アルミニウム膜を形
成した場合、下地の近傍に低密度の酸化アルミニウム膜が形成される。低密度の酸化アル
ミニウム膜はリーク電流が大きいため、ゲート絶縁膜として用いると、トランジスタのオ
フ電流を増大させる場合がある。また、低密度の酸化アルミニウム膜は、薬液に対する耐
性が低く、トランジスタの作製時における薬液処理において、意図せずエッチングされて
しまうことがある。その結果、形状不良が生じ、トランジスタの動作に不具合が現れるこ
とがある。
【０３９７】
また、酸化アルミニウム膜２１１２ｂは、比誘電率が７以上１０以下となる。従って、要
求される等価酸化膜厚に対し２倍程度の物理膜厚とすることができる。そのため、ゲート
リーク電流を低減することができる場合がある。
【０３９８】
半導体膜２１０６は、シリコン膜、ゲルマニウム膜、シリコンゲルマニウム膜、ヒ化ガリ
ウム膜、炭化シリコン膜または窒化ガリウム膜を用いればよい。なお、半導体膜２１０６
として、有機半導体膜を用いてもよい。また、半導体膜２１０６として、酸化物半導体膜
を用いてもよい。
【０３９９】
なお、半導体膜２１０６に用いる酸化物半導体膜としては、先の実施の形態の記載を参照
する。
【０４００】
基板２１００は、基板１００の記載を参照する。
【０４０１】
ゲート電極２１０４は、ゲート電極１０４の記載を参照する。
【０４０２】
ソース電極２１１６ａおよびドレイン電極２１１６ｂは、ソース電極１１６ａおよびドレ
イン電極１１６ｂの記載を参照する。
【０４０３】
保護絶縁膜２１１８は、保護絶縁膜１１８の記載を参照する。
【０４０４】
次に、図２０とは異なる構造のトランジスタについて、図２１を用いて説明する。
【０４０５】
図２１（Ａ）は本発明の一態様に係るトランジスタの上面図である。図２１（Ａ）に示す
一点鎖線Ｈ１−Ｈ２に対応する断面図を図２１（Ｂ）に示す。また、図２１（Ａ）に示す
一点鎖線Ｈ３−Ｈ４に対応する断面図を図２１（Ｃ）に示す。なお、簡単のため、図２１
（Ａ）においては、ゲート絶縁膜２２１２などを省略して示す。
【０４０６】
図２１（Ｂ）は、基板２２００上に設けられたゲート電極２２０４と、ゲート電極２２０
４上に設けられたゲート絶縁膜２２１２と、ゲート絶縁膜２２１２上に設けられたソース
電極２２１６ａおよびドレイン電極２２１６ｂと、ゲート絶縁膜２２１２、ソース電極２
２１６ａおよびドレイン電極２２１６ｂ上にあり、ゲート電極２２０４と重畳して設けら
れた半導体膜２２０６と、半導体膜２２０６、ソース電極２２１６ａおよびドレイン電極
２２１６ｂ上に設けられた保護絶縁膜２２１８と、を有するトランジスタの断面図である
。なお、ゲート絶縁膜２２１２は、結晶性絶縁膜２２１２ａ、および結晶性絶縁膜２２１
２ａ上に設けられた酸化アルミニウム膜２２１２ｂを有する。
【０４０７】
ここで、結晶性絶縁膜２２１２ａは、結晶性絶縁膜２１１２ａの記載を参照する。
【０４０８】
結晶性絶縁膜２２１２ａは、結晶性を有する絶縁膜である。具体的にはＸＲＤ、電子線回
折または中性子回折によって結晶性が確認できる絶縁膜である。
【０４０９】
酸化アルミニウム膜２２１２ｂは、結晶性を有する。具体的にはＸＲＤ、電子線回折また
は中性子回折によって結晶性が確認できる。
【０４１０】
酸化アルミニウム膜２２１２ｂは、結晶性絶縁膜２２１２ａとの界面近傍においても結晶
性を有する。対して、下地として、金属膜または非晶質絶縁膜上に酸化アルミニウム膜を
形成した場合、下地の近傍に非晶質酸化アルミニウム膜が形成される。非晶質酸化アルミ
ニウム膜は欠陥が多いため、ゲート絶縁膜として用いると、トランジスタの電気特性の劣
化が生じる場合がある。酸化アルミニウム膜２２１２ｂは、欠陥が少ないため、ゲート絶
縁膜２２１２の欠陥に起因したトランジスタの電気特性の劣化を抑制することができる。
【０４１１】
酸化アルミニウム膜２２１２ｂは、高密度の酸化アルミニウム膜である。具体的には、Ｘ
ＲＲまたはＲＢＳによって密度が３．２ｇ／ｃｍ３以上４．１ｇ／ｃｍ３以下の酸化アル
ミニウム膜である。酸化アルミニウム膜２２１２ｂは、不純物に対するバリア性が高いた
め、不純物に起因したトランジスタの電気特性の劣化を抑制できる。
【０４１２】
なお、酸化アルミニウム膜２２１２ｂは、結晶性絶縁膜２２１２ａの近傍に低密度層を有
さない。具体的には、ＸＲＲによって密度が３．２ｇ／ｃｍ３未満の層を有さない。従っ
て、酸化アルミニウム膜２２１２ｂは欠陥が少ないため、良好なゲート絶縁膜２２１２を
構成する。対して、下地として、金属膜または非晶質絶縁膜上に酸化アルミニウム膜を形
成した場合、下地の近傍に低密度の酸化アルミニウム膜が形成される。低密度の酸化アル
ミニウム膜はリーク電流が大きいため、ゲート絶縁膜として用いると、トランジスタのオ
フ電流を増大させる場合がある。また、低密度の酸化アルミニウム膜は、薬液に対する耐
性が低く、トランジスタの作製時における薬液処理において、意図せずエッチングされて
しまうことがある。その結果、形状不良が生じ、トランジスタの動作に不具合が現れるこ
とがある。
【０４１３】
また、酸化アルミニウム膜２２１２ｂは、比誘電率が７以上１０以下となる。従って、要
求される等価酸化膜厚に対し２倍程度の物理膜厚とすることができる。そのため、ゲート
リーク電流を低減することができる場合がある。
【０４１４】
半導体膜２２０６は、半導体膜１０６の記載を参照する。
【０４１５】
基板２２００は、基板１００の記載を参照する。
【０４１６】
ゲート電極２２０４は、ゲート電極１０４の記載を参照する。
【０４１７】
ソース電極２２１６ａおよびドレイン電極２２１６ｂは、ソース電極１１６ａおよびドレ
イン電極１１６ｂの記載を参照する。
【０４１８】
保護絶縁膜２２１８は、保護絶縁膜１１８の記載を参照する。
【０４１９】
保護絶縁膜２２１８は、過剰酸素を含む絶縁膜であると好ましい。
【０４２０】
保護絶縁膜２２１８が過剰酸素を含む絶縁膜である場合、酸化物半導体膜の酸素欠損を低
減することができる。
【０４２１】
次に、図２０および図２１とは異なる構造のトランジスタについて、図２２を用いて説明
する。
【０４２２】
図２２（Ａ）は本発明の一態様に係るトランジスタの上面図である。図２２（Ａ）に示す
一点鎖線Ｉ１−Ｉ２に対応する断面図を図２２（Ｂ）に示す。また、図２２（Ａ）に示す
一点鎖線Ｉ３−Ｉ４に対応する断面図を図２２（Ｃ）に示す。なお、簡単のため、図２２
（Ａ）においては、ゲート絶縁膜２３１２などを省略して示す。
【０４２３】
図２２（Ｂ）は、基板２３００上に設けられた下地絶縁膜２３０２と、下地絶縁膜２３０
２上に設けられた半導体膜２３０６と、半導体膜２３０６上に設けられたソース電極２３
１６ａおよびドレイン電極２３１６ｂと、半導体膜２３０６、ソース電極２３１６ａおよ
びドレイン電極２３１６ｂ上に設けられたゲート絶縁膜２３１２と、ゲート絶縁膜２３１
２上にあり、半導体膜２３０６と重畳して設けられたゲート電極２３０４と、を有するト
ランジスタの断面図である。なお、ゲート絶縁膜２３１２は、結晶性絶縁膜２３１２ａ、
および結晶性絶縁膜２３１２ａ上に設けられた酸化アルミニウム膜２３１２ｂを有する。
【０４２４】
ここで、結晶性絶縁膜２３１２ａは、結晶性絶縁膜２１１２ａの記載を参照する。
【０４２５】
結晶性絶縁膜２３１２ａは、結晶性を有する絶縁膜である。具体的にはＸＲＤ、電子線回
折または中性子回折によって結晶性が確認できる絶縁膜である。
【０４２６】
酸化アルミニウム膜２３１２ｂは、結晶性を有する。具体的にはＸＲＤ、電子線回折また
は中性子回折によって結晶性が確認できる。
【０４２７】
酸化アルミニウム膜２３１２ｂは、結晶性絶縁膜２３１２ａとの界面近傍においても結晶
性を有する。対して、下地として、金属膜または非晶質絶縁膜上に酸化アルミニウム膜を
形成した場合、下地の近傍に非晶質酸化アルミニウム膜が形成される。非晶質酸化アルミ
ニウム膜は欠陥が多いため、ゲート絶縁膜として用いると、トランジスタの電気特性の劣
化が生じる場合がある。酸化アルミニウム膜２３１２ｂは、欠陥が少ないため、ゲート絶
縁膜２３１２の欠陥に起因したトランジスタの電気特性の劣化を抑制することができる。
【０４２８】
酸化アルミニウム膜２３１２ｂは、高密度の酸化アルミニウム膜である。具体的には、Ｘ
ＲＲまたはＲＢＳによって密度が３．２ｇ／ｃｍ３以上４．１ｇ／ｃｍ３以下の酸化アル
ミニウム膜である。酸化アルミニウム膜２３１２ｂは、不純物に対するバリア性が高いた
め、不純物に起因したトランジスタの電気特性の劣化を抑制できる。
【０４２９】
なお、酸化アルミニウム膜２３１２ｂは、結晶性絶縁膜２３１２ａの近傍に低密度層を有
さない。具体的には、ＸＲＲによって密度が３．２ｇ／ｃｍ３未満の層を有さない。従っ
て、酸化アルミニウム膜２３１２ｂは欠陥が少ないため、良好なゲート絶縁膜２３１２を
構成する。対して、下地として、金属膜または非晶質絶縁膜上に酸化アルミニウム膜を形
成した場合、下地の近傍に低密度の酸化アルミニウム膜が形成される。低密度の酸化アル
ミニウム膜はリーク電流が大きいため、ゲート絶縁膜として用いると、トランジスタのオ
フ電流を増大させる場合がある。また、低密度の酸化アルミニウム膜は、薬液に対する耐
性が低く、トランジスタの作製時における薬液処理において、意図せずエッチングされて
しまうことがある。その結果、形状不良が生じ、トランジスタの動作に不具合が現れるこ
とがある。
【０４３０】
また、酸化アルミニウム膜２３１２ｂは、比誘電率が７以上１０以下となる。従って、要
求される等価酸化膜厚に対し２倍程度の物理膜厚とすることができる。そのため、ゲート
リーク電流を低減することができる場合がある。
【０４３１】
半導体膜２３０６は、半導体膜１０６の記載を参照する。
【０４３２】
基板２３００は、基板１００の記載を参照する。
【０４３３】
下地絶縁膜２３０２は、下地絶縁膜３０２の記載を参照する。
【０４３４】
ソース電極２３１６ａおよびドレイン電極２３１６ｂは、ソース電極２１１６ａおよびド
レイン電極２１１６ｂの記載を参照する。
【０４３５】
ゲート電極２３０４は、ゲート電極２１０４の記載を参照する。
【０４３６】
次に、図２０乃至図２２とは異なる構造のトランジスタについて、図２３を用いて説明す
る。
【０４３７】
図２３（Ａ）は本発明の一態様に係るトランジスタの上面図である。図２３（Ａ）に示す
一点鎖線Ｊ１−Ｊ２に対応する断面図を図２３（Ｂ）に示す。また、図２３（Ａ）に示す
一点鎖線Ｊ３−Ｊ４に対応する断面図を図２３（Ｃ）に示す。なお、簡単のため、図２３
（Ａ）においては、ゲート絶縁膜２４１２などを省略して示す。
【０４３８】
図２３（Ｂ）は、基板２４００上に設けられた下地絶縁膜２４０２と、下地絶縁膜２４０
２上に設けられたソース電極２４１６ａおよびドレイン電極２４１６ｂと、下地絶縁膜２
４０２、ソース電極２４１６ａおよびドレイン電極２４１６ｂ上に設けられた半導体膜２
４０６と、半導体膜２４０６上に設けられたゲート絶縁膜２４１２と、ゲート絶縁膜２４
１２上にあり、半導体膜２４０６と重畳して設けられたゲート電極２４０４と、を有する
トランジスタの断面図である。なお、ゲート絶縁膜２４１２は、結晶性絶縁膜２４１２ａ
、および結晶性絶縁膜２４１２ａ上に設けられた酸化アルミニウム膜２４１２ｂを有する
。
【０４３９】
ここで、結晶性絶縁膜２４１２ａは、結晶性絶縁膜２１１２ａの記載を参照する。
【０４４０】
結晶性絶縁膜２４１２ａは、結晶性を有する絶縁膜である。具体的にはＸＲＤ、電子線回
折または中性子回折によって結晶性が確認できる絶縁膜である。
【０４４１】
酸化アルミニウム膜２４１２ｂは、結晶性を有する。具体的にはＸＲＤ、電子線回折また
は中性子回折によって結晶性が確認できる。
【０４４２】
酸化アルミニウム膜２４１２ｂは、結晶性絶縁膜２４１２ａとの界面近傍においても結晶
性を有する。対して、下地として、金属膜または非晶質絶縁膜上に酸化アルミニウム膜を
形成した場合、下地の近傍に非晶質酸化アルミニウム膜が形成される。非晶質酸化アルミ
ニウム膜は欠陥が多いため、ゲート絶縁膜として用いると、トランジスタの電気特性の劣
化が生じる場合がある。酸化アルミニウム膜２４１２ｂは、欠陥が少ないため、ゲート絶
縁膜２４１２の欠陥に起因したトランジスタの電気特性の劣化を抑制することができる。
【０４４３】
酸化アルミニウム膜２４１２ｂは、高密度の酸化アルミニウム膜である。具体的には、Ｘ
ＲＲまたはＲＢＳによって密度が３．２ｇ／ｃｍ３以上４．１ｇ／ｃｍ３以下の酸化アル
ミニウム膜である。酸化アルミニウム膜２４１２ｂは、不純物に対するバリア性が高いた
め、不純物に起因したトランジスタの電気特性の劣化を抑制できる。
【０４４４】
なお、酸化アルミニウム膜２４１２ｂは、結晶性絶縁膜２４１２ａの近傍に低密度層を有
さない。具体的には、ＸＲＲによって密度が３．２ｇ／ｃｍ３未満の層を有さない。従っ
て、酸化アルミニウム膜２４１２ｂは欠陥が少ないため、良好なゲート絶縁膜２４１２を
構成する。対して、下地として、金属膜または非晶質絶縁膜上に酸化アルミニウム膜を形
成した場合、下地の近傍に低密度の酸化アルミニウム膜が形成される。低密度の酸化アル
ミニウム膜はリーク電流が大きいため、ゲート絶縁膜として用いると、トランジスタのオ
フ電流を増大させる場合がある。また、低密度の酸化アルミニウム膜は、薬液に対する耐
性が低く、トランジスタの作製時における薬液処理において、意図せずエッチングされて
しまうことがある。その結果、形状不良が生じ、トランジスタの動作に不具合が現れるこ
とがある。
【０４４５】
また、酸化アルミニウム膜２４１２ｂは、比誘電率が７以上１０以下となる。従って、要
求される等価酸化膜厚に対し２倍程度の物理膜厚とすることができる。そのため、ゲート
リーク電流を低減することができる場合がある。
【０４４６】
半導体膜２４０６は、半導体膜１０６の記載を参照する。
【０４４７】
基板２４００は、基板１００の記載を参照する。
【０４４８】
下地絶縁膜２４０２は、下地絶縁膜３０２の記載を参照する。
【０４４９】
下地絶縁膜２４０２は、過剰酸素を含む絶縁膜であると好ましい。
【０４５０】
下地絶縁膜２４０２が過剰酸素を含む絶縁膜である場合、酸化物半導体膜の酸素欠損を低
減することができる。
【０４５１】
ソース電極２４１６ａおよびドレイン電極２４１６ｂは、ソース電極１１６ａおよびドレ
イン電極１１６ｂの記載を参照する。
【０４５２】
ゲート電極２４０４は、ゲート電極１０４の記載を参照する。
【０４５３】
次に、図２０乃至図２３とは異なる構造のトランジスタについて、図２４を用いて説明す
る。
【０４５４】
図２４（Ａ）は本発明の一態様に係るトランジスタの上面図である。図２４（Ａ）に示す
一点鎖線Ｋ１−Ｋ２に対応する断面図を図２４（Ｂ）に示す。また、図２４（Ａ）に示す
一点鎖線Ｋ３−Ｋ４に対応する断面図を図２４（Ｃ）に示す。なお、簡単のため、図２４
（Ａ）においては、ゲート絶縁膜２５１２などを省略して示す。
【０４５５】
図２４（Ｂ）は、基板２５００上に設けられた下地絶縁膜２５０２と、下地絶縁膜２５０
２上に設けられた半導体膜２５０６と、半導体膜２５０６上に設けられたゲート絶縁膜２
５１２と、ゲート絶縁膜２５１２上にあり、半導体膜２５０６と重畳して設けられたゲー
ト電極２５０４と、を有するトランジスタの断面図である。なお、ゲート絶縁膜２５１２
は、結晶性絶縁膜２５１２ａ、および結晶性絶縁膜２５１２ａ上に設けられた酸化アルミ
ニウム膜２５１２ｂを有する。
【０４５６】
図２４（Ｂ）に示す断面図では、ゲート絶縁膜２５１２およびゲート電極２５０４上に保
護絶縁膜２５１８が設けられる。なお、ゲート絶縁膜２５１２および保護絶縁膜２５１８
は、半導体膜２５０６に達する開口部を有し、当該開口部を介して、保護絶縁膜２５１８
上に設けられた配線２５２４ａおよび配線２５２４ｂは半導体膜２５０６と接する。
【０４５７】
なお、図２４（Ｂ）では、ゲート絶縁膜２５１２が半導体膜２５０６を覆うように設けら
れているが、これに限定されない。例えば、ゲート絶縁膜２５１２がゲート電極２５０４
と重畳する領域のみに設けられていてもよい。また、ゲート電極２５０４の側壁に接して
側壁絶縁膜を有しても構わない。
【０４５８】
また、側壁絶縁膜を設ける場合、半導体膜２５０６の側壁絶縁膜と重畳する領域は、ゲー
ト電極２５０４と重畳する領域よりも低抵抗であると好ましい。例えば、半導体膜２５０
６のゲート電極２５０４と重畳しない領域は、半導体膜２５０６を低抵抗化する不純物を
有する領域であってもよい。また、欠陥によって低抵抗化された領域であってもよい。半
導体膜２５０６の側壁絶縁膜と重畳する領域が、ゲート電極２５０４と重畳する領域より
も低抵抗であることにより、当該領域はＬＤＤ領域として機能する。トランジスタが、Ｌ
ＤＤ領域を有することによって、ＤＩＢＬおよびホットキャリア劣化を抑制することがで
きる。ただし、半導体膜２５０６の側壁絶縁膜と重畳する領域をオフセット領域としても
構わない。トランジスタが、オフセット領域を有することでも、ＤＩＢＬおよびホットキ
ャリア劣化を抑制することができる。
【０４５９】
ここで、結晶性絶縁膜２５１２ａは、結晶性絶縁膜２１１２ａの記載を参照する。
【０４６０】
結晶性絶縁膜２５１２ａは、結晶性を有する絶縁膜である。具体的にはＸＲＤ、電子線回
折または中性子回折によって結晶性が確認できる絶縁膜である。
【０４６１】
酸化アルミニウム膜２５１２ｂは、結晶性を有する。具体的にはＸＲＤ、電子線回折また
は中性子回折によって結晶性が確認できる。
【０４６２】
酸化アルミニウム膜２５１２ｂは、結晶性絶縁膜２５１２ａとの界面近傍においても結晶
性を有する。対して、下地として、金属膜または非晶質絶縁膜上に酸化アルミニウム膜を
形成した場合、下地の近傍に非晶質酸化アルミニウム膜が形成される。非晶質酸化アルミ
ニウム膜は欠陥が多いため、ゲート絶縁膜として用いると、トランジスタの電気特性の劣
化が生じる場合がある。酸化アルミニウム膜２５１２ｂは、欠陥が少ないため、ゲート絶
縁膜２５１２の欠陥に起因したトランジスタの電気特性の劣化を抑制することができる。
【０４６３】
酸化アルミニウム膜２５１２ｂは、高密度の酸化アルミニウム膜である。具体的には、Ｘ
ＲＲまたはＲＢＳによって密度が３．２ｇ／ｃｍ３以上４．１ｇ／ｃｍ３以下の酸化アル
ミニウム膜である。酸化アルミニウム膜２５１２ｂは、不純物に対するバリア性が高いた
め、不純物に起因したトランジスタの電気特性の劣化を抑制できる。
【０４６４】
なお、酸化アルミニウム膜２５１２ｂは、結晶性絶縁膜２５１２ａの近傍に低密度層を有
さない。具体的には、ＸＲＲによって密度が３．２ｇ／ｃｍ３未満の層を有さない。従っ
て、酸化アルミニウム膜２５１２ｂは欠陥が少ないため、良好なゲート絶縁膜２５１２を
構成する。対して、下地として、金属膜または非晶質絶縁膜上に酸化アルミニウム膜を形
成した場合、下地の近傍に低密度の酸化アルミニウム膜が形成される。低密度の酸化アル
ミニウム膜はリーク電流が大きいため、ゲート絶縁膜として用いると、トランジスタのオ
フ電流を増大させる場合がある。また、低密度の酸化アルミニウム膜は、薬液に対する耐
性が低く、トランジスタの作製時における薬液処理において、意図せずエッチングされて
しまうことがある。その結果、形状不良が生じ、トランジスタの動作に不具合が現れるこ
とがある。
【０４６５】
また、酸化アルミニウム膜２５１２ｂは、比誘電率が７以上１０以下となる。従って、要
求される等価酸化膜厚に対し２倍程度の物理膜厚とすることができる。そのため、ゲート
リーク電流を低減することができる場合がある。
【０４６６】
半導体膜２５０６は、半導体膜１０６の記載を参照する。
【０４６７】
半導体膜２５０６のゲート電極２５０４と重畳しない領域は、ゲート電極２５０４と重畳
する領域よりも低抵抗であると好ましい。例えば、半導体膜２５０６のゲート電極２５０
４と重畳しない領域は、半導体膜２５０６を低抵抗化する不純物を有する領域であっても
よい。また、欠陥によって低抵抗化された領域であってもよい。半導体膜２５０６のゲー
ト電極２５０４と重畳しない領域がゲート電極２５０４と重畳する領域よりも低抵抗であ
ることにより、トランジスタのソース領域およびドレイン領域として機能することができ
る。
【０４６８】
基板２５００は、基板１００の記載を参照する。
【０４６９】
下地絶縁膜２５０２は、下地絶縁膜３０２の記載を参照する。
【０４７０】
下地絶縁膜２５０２は、過剰酸素を含む絶縁膜であると好ましい。
【０４７１】
下地絶縁膜２５０２が過剰酸素を含む絶縁膜である場合、酸化物半導体膜の酸素欠損を低
減することができる。
【０４７２】
ゲート電極２５０４は、ゲート電極１０４の記載を参照する。
【０４７３】
保護絶縁膜２５１８は、保護絶縁膜５１８の記載を参照する。
【０４７４】
配線２５２４ａおよび配線２５２４ｂは、配線５２４ａおよび配線５２４ｂの記載を参照
する。
【０４７５】
図２４に示すトランジスタは、ゲート電極２５０４と他の配線および電極との重畳する領
域が小さいため、寄生容量が発生しにくく、トランジスタのスイッチング特性を高めるこ
とができる。また、トランジスタのチャネル長がゲート電極２５０４の幅で決定されるた
め、チャネル長の小さい、微細なトランジスタを作製しやすい構造である。
【０４７６】
次に、図２０乃至図２４とは異なる構造のトランジスタについて、図２５を用いて説明す
る。
【０４７７】
図２５（Ａ）は本発明の一態様に係るトランジスタの上面図である。図２５（Ａ）に示す
一点鎖線Ｌ１−Ｌ２に対応する断面図を図２５（Ｂ）に示す。また、図２５（Ａ）に示す
一点鎖線Ｌ３−Ｌ４に対応する断面図を図２５（Ｃ）に示す。なお、簡単のため、図２５
（Ａ）においては、ゲート絶縁膜２６１２などを省略して示す。
【０４７８】
図２５（Ｂ）は、基板２６００上に設けられた下地絶縁膜２６０２と、下地絶縁膜２６０
２上に設けられた半導体膜２６０６と、半導体膜２６０６上に設けられたゲート絶縁膜２
６１２と、ゲート絶縁膜２６１２上に設けられたゲート電極２６０４と、ゲート電極２６
０４の側面と接して設けられた側壁絶縁膜２６１０と、半導体膜２６０６および側壁絶縁
膜２６１０上に設けられたソース電極２６１６ａおよびドレイン電極２６１６ｂと、を有
するトランジスタの断面図である。なお、ゲート絶縁膜２６１２は、結晶性絶縁膜２６１
２ａ、および結晶性絶縁膜２６１２ａ上に設けられた酸化アルミニウム膜２６１２ｂを有
する。
【０４７９】
図２５（Ｂ）に示す断面図では、ゲート電極２６０４、ソース電極２６１６ａおよびドレ
イン電極２６１６ｂ上に保護絶縁膜２６１８が設けられる。なお、保護絶縁膜２６１８は
、ソース電極２６１６ａおよびドレイン電極２６１６ｂに達する開口部をそれぞれ有し、
当該開口部を介して、保護絶縁膜２６１８上に設けられた配線２６２４ａおよび配線２６
２４ｂは、ソース電極２６１６ａおよびドレイン電極２６１６ｂとそれぞれ接する。
【０４８０】
なお、図２５（Ｂ）では、側壁絶縁膜２６１０の一部が、ゲート絶縁膜２６１２の側面に
設けられているが、これに限定されない。例えば、ゲート絶縁膜２６１２上に側壁絶縁膜
２６１０が設けられていてもよい。
【０４８１】
ここで、結晶性絶縁膜２６１２ａは、結晶性絶縁膜２１１２ａの記載を参照する。
【０４８２】
結晶性絶縁膜２６１２ａは、結晶性を有する絶縁膜である。具体的にはＸＲＤ、電子線回
折または中性子回折によって結晶性が確認できる絶縁膜である。
【０４８３】
酸化アルミニウム膜２６１２ｂは、結晶性を有する。具体的にはＸＲＤ、電子線回折また
は中性子回折によって結晶性が確認できる。
【０４８４】
酸化アルミニウム膜２６１２ｂは、結晶性絶縁膜２６１２ａとの界面近傍においても結晶
性を有する。対して、下地として、金属膜または非晶質絶縁膜上に酸化アルミニウム膜を
形成した場合、下地の近傍に非晶質酸化アルミニウム膜が形成される。非晶質酸化アルミ
ニウム膜は欠陥が多いため、ゲート絶縁膜として用いると、トランジスタの電気特性の劣
化が生じる場合がある。酸化アルミニウム膜２６１２ｂは、欠陥が少ないため、ゲート絶
縁膜２６１２の欠陥に起因したトランジスタの電気特性の劣化を抑制することができる。
【０４８５】
酸化アルミニウム膜２６１２ｂは、高密度の酸化アルミニウム膜である。具体的には、Ｘ
ＲＲまたはＲＢＳによって密度が３．２ｇ／ｃｍ３以上４．１ｇ／ｃｍ３以下の酸化アル
ミニウム膜である。酸化アルミニウム膜２６１２ｂは、不純物に対するバリア性が高いた
め、不純物に起因したトランジスタの電気特性の劣化を抑制できる。
【０４８６】
なお、酸化アルミニウム膜２６１２ｂは、結晶性絶縁膜２６１２ａの近傍に低密度層を有
さない。具体的には、ＸＲＲによって密度が３．２ｇ／ｃｍ３未満の層を有さない。従っ
て、酸化アルミニウム膜２６１２ｂは欠陥が少ないため、良好なゲート絶縁膜２６１２を
構成する。対して、下地として、金属膜または非晶質絶縁膜上に酸化アルミニウム膜を形
成した場合、下地の近傍に低密度の酸化アルミニウム膜が形成される。低密度の酸化アル
ミニウム膜はリーク電流が大きいため、ゲート絶縁膜として用いると、トランジスタのオ
フ電流を増大させる場合がある。また、低密度の酸化アルミニウム膜は、薬液に対する耐
性が低く、トランジスタの作製時における薬液処理において、意図せずエッチングされて
しまうことがある。その結果、形状不良が生じ、トランジスタの動作に不具合が現れるこ
とがある。
【０４８７】
また、酸化アルミニウム膜２６１２ｂは、比誘電率が７以上１０以下となる。従って、要
求される等価酸化膜厚に対し２倍程度の物理膜厚とすることができる。そのため、ゲート
リーク電流を低減することができる場合がある。
【０４８８】
半導体膜２６０６は、半導体膜１０６の記載を参照する。
【０４８９】
半導体膜２６０６のゲート電極２６０４と重畳しない領域は、ゲート電極２６０４と重畳
する領域よりも低抵抗であると好ましい。例えば、半導体膜２６０６のゲート電極２６０
４と重畳しない領域は、半導体膜２６０６を低抵抗化する不純物を有する領域であっても
よい。また、欠陥によって低抵抗化された領域であってもよい。半導体膜２６０６のゲー
ト電極２６０４と重畳しない領域がゲート電極２６０４と重畳する領域よりも低抵抗であ
ることにより、トランジスタのソース領域およびドレイン領域として機能することができ
る。ただし、図２５（Ｂ）に示すトランジスタはソース電極２６１６ａおよびドレイン電
極２６１６ｂを有するため、ソース領域およびドレイン領域を特に設けなくても構わない
。
【０４９０】
また、半導体膜２６０６の側壁絶縁膜２６１０と重畳する領域は、ソース電極２６１６ａ
およびドレイン電極２６１６ｂと重畳する領域よりも高抵抗、かつゲート電極２６０４と
重畳する領域よりも低抵抗であると好ましい。例えば、半導体膜２６０６のゲート電極２
６０４と重畳しない領域は、半導体膜２６０６を低抵抗化する不純物を有する領域であっ
てもよい。また、欠陥によって低抵抗化された領域であってもよい。半導体膜２６０６の
側壁絶縁膜２６１０と重畳する領域が、ソース電極２６１６ａおよびドレイン電極２６１
６ｂよりも高抵抗、かつゲート電極２６０４と重畳する領域よりも低抵抗であることによ
り、当該領域はＬＤＤ領域として機能する。トランジスタが、ＬＤＤ領域を有することに
よって、ＤＩＢＬおよびホットキャリア劣化を抑制することができる。ただし、半導体膜
２６０６の側壁絶縁膜２６１０と重畳する領域をオフセット領域としても構わない。トラ
ンジスタが、オフセット領域を有することでも、ＤＩＢＬおよびホットキャリア劣化を抑
制することができる。
【０４９１】
基板２６００は、基板１００の記載を参照する。
【０４９２】
下地絶縁膜２６０２は、下地絶縁膜３０２の記載を参照する。
【０４９３】
下地絶縁膜２６０２は、過剰酸素を含む絶縁膜であると好ましい。
【０４９４】
下地絶縁膜２６０２が過剰酸素を含む絶縁膜である場合、酸化物半導体膜の酸素欠損を低
減することができる。
【０４９５】
ゲート電極２６０４は、ゲート電極１０４の記載を参照する。
【０４９６】
側壁絶縁膜２６１０は、側壁絶縁膜６１０の記載を参照する。
【０４９７】
なお、側壁絶縁膜２６１０として、結晶性絶縁膜、および結晶性絶縁膜上の酸化アルミニ
ウム膜を用いると好ましい。このようにすることで、側壁絶縁膜２６１０の形状不良が起
こりにくくできる。
【０４９８】
ソース電極２６１６ａおよびドレイン電極２６１６ｂは、ソース電極６１６ａおよびドレ
イン電極６１６ｂの記載を参照する。
【０４９９】
保護絶縁膜２６１８は、保護絶縁膜５１８の記載を参照する。
【０５００】
配線２６２４ａおよび配線２６２４ｂは、配線５２４ａおよび配線５２４ｂの記載を参照
する。
【０５０１】
図２５に示すトランジスタは、ゲート電極２６０４と他の配線および電極との重畳する領
域が小さいため、寄生容量が発生しにくく、トランジスタのスイッチング特性を高めるこ
とができる。また、ソース電極２６１６ａおよびドレイン電極２６１６ｂが設けられるこ
とにより、図２４に示したトランジスタよりも寄生抵抗が小さくでき、オン電流を増大さ
せることができる。また、トランジスタのチャネル長がゲート電極２６０４の幅で決定さ
れるため、チャネル長の小さい、微細なトランジスタを作製しやすい構造である。
【０５０２】
本実施の形態より、ゲート絶縁膜が不純物に対して高いバリア性を有し、かつ含まれる欠
陥が少ないため、安定した電気特性を有し、信頼性が高いトランジスタを提供することが
できる。
【０５０３】
本実施の形態は、他の実施の形態の一部または全部について、変更、追加、修正、削除、
応用、上位概念化、又は、下位概念化したものに相当する。したがって、本実施の形態の
一部または全部について、他の実施の形態の一部または全部と自由に組み合わせることや
、適用することや、置き換えて実施することができる。
【０５０４】
（実施の形態４）
本実施の形態では、実施の形態３で示したトランジスタの作製方法について説明する。
【０５０５】
まずは、図２０に示すトランジスタの作製方法について、図２６および図２７を用いて説
明する。なお、簡単のため、図２６および図２７には、図２０（Ｂ）に対応する断面図の
み示す。
【０５０６】
まず、基板２１００を準備する。基板２１００は、基板２１００として示した基板から選
択して用いればよい。
【０５０７】
次に、ゲート電極２１０４となる導電膜を成膜する。ゲート電極２１０４となる導電膜は
、ゲート電極２１０４として示した導電膜から選択し、スパッタリング法、ＣＶＤ法、Ｍ
ＢＥ法、ＡＬＤ法またはＰＬＤ法を用いて成膜すればよい。
【０５０８】
ＣＶＤ法として、マイクロ波ＣＶＤ法を適用すると、成膜面へのプラズマダメージを小さ
くすることができる。また、高密度プラズマを用いるため、比較的低温（３２５℃程度）
でも緻密で欠陥の少ない膜を成膜することができる。なお、マイクロ波ＣＶＤ法は、高密
度プラズマＣＶＤ法とも呼ばれる。
【０５０９】
次に、ゲート電極２１０４となる導電膜を加工し、ゲート電極２１０４を形成する（図２
６（Ａ）参照。）。
【０５１０】
次に、結晶性絶縁膜２１１２ａを成膜する（図２６（Ｂ）参照。）。結晶性絶縁膜２１１
２ａは、結晶性絶縁膜２１１２ａとして示した絶縁膜から選択し、スパッタリング法、Ｃ
ＶＤ法、ＭＢＥ法、ＡＬＤ法またはＰＬＤ法を用いて成膜すればよい。なお、スパッタリ
ング法を用いると、高密度で結晶性を有する絶縁膜が成膜されやすいため、好ましい。ま
た、結晶性絶縁膜２１１２ａを１００℃以上４５０℃以下に基板加熱しつつ成膜すると、
高密度で結晶性を有する絶縁膜が成膜されやすいため、好ましい。
【０５１１】
なお、結晶性絶縁膜２１１２ａを成膜した後、第１の加熱処理を行ってもよい。第１の加
熱処理は、２５０℃以上６５０℃以下、好ましくは３００℃以上５００℃以下で行えばよ
い。第１の加熱処理の雰囲気は、不活性ガス雰囲気、酸化性ガスを１０ｐｐｍ以上、１％
以上もしくは１０％以上含む雰囲気、または減圧状態で行う。または、第１の加熱処理の
雰囲気は、不活性ガス雰囲気で加熱処理した後に、脱離した酸素を補うために酸化性ガス
を１０ｐｐｍ以上、１％以上または１０％以上含む雰囲気で加熱処理を行ってもよい。第
１の加熱処理によって、結晶性絶縁膜２１１２ａの結晶性を高め、かつ水素や水などの不
純物を除去することができる。
【０５１２】
次に、酸化アルミニウム膜２１１２ｂを成膜する（図２６（Ｃ）参照。）。酸化アルミニ
ウム膜２１１２ｂは、スパッタリング法、ＣＶＤ法、ＭＢＥ法、ＡＬＤ法またはＰＬＤ法
を用いて成膜すればよい。
【０５１３】
結晶性絶縁膜２１１２ａ上に酸化アルミニウム膜２１１２ｂを成膜することで、高密度で
結晶性の高い酸化アルミニウム膜２１１２ｂを成膜することができる。高密度で結晶性の
高い酸化アルミニウム膜２１１２ｂは、水素、水、酸素および金属元素（特にＣｕ）が透
過しにくい。従って、トランジスタの電気特性を劣化させる不純物に対するバリア膜とし
ての機能を有する。
【０５１４】
なお、スパッタリング法を用いると、結晶性絶縁膜２１１２ａ上に高密度で結晶性を有す
る酸化アルミニウム膜２１１２ｂが成膜されやすいため、好ましい。また、酸化アルミニ
ウム膜２１１２ｂを１００℃以上４５０℃以下に基板加熱しつつ成膜すると、高密度で結
晶性を有する絶縁膜が成膜されやすいため、好ましい。
【０５１５】
このようにして、結晶性絶縁膜２１１２ａ、および結晶性絶縁膜２１１２ａ上に設けられ
た酸化アルミニウム膜２１１２ｂを有するゲート絶縁膜２１１２を形成することができる
。なお、ゲート絶縁膜２１１２は、結晶性絶縁膜２１１２ａおよび酸化アルミニウム膜２
１１２ｂのみからなる構成に限定されない。例えば、結晶性絶縁膜２１１２ａ下や酸化ア
ルミニウム膜２１１２ｂ上に別途絶縁膜を有しても構わない。例えば、酸化アルミニウム
膜２１１２ｂ上に酸化シリコン膜を設けることで、ゲート絶縁膜２１１２と半導体膜２１
０６との界面状態を良好にすることができる。
【０５１６】
次に、半導体膜２１０６となる半導体膜を成膜する。半導体膜２１０６となる半導体膜は
、半導体膜２１０６として示した半導体膜から選択し、スパッタリング法、ＣＶＤ法、Ｍ
ＢＥ法、ＡＬＤ法またはＰＬＤ法を用いて成膜すればよい。半導体膜２１０６となる半導
体膜は、酸化物半導体膜を用い、スパッタリング法で成膜すると好ましい。なお、スパッ
タリング法を用いると、高密度で結晶性を有する酸化物半導体膜が成膜されやすいため、
好ましい。また、酸化物半導体膜を１００℃以上４５０℃以下に基板加熱しつつ成膜する
と、高密度で結晶性を有する酸化物半導体膜が成膜されやすいため、好ましい。
【０５１７】
なお、酸化物半導体膜の成膜後に第２の加熱処理を行ってもよい。第２の加熱処理は、第
１の加熱処理で示した条件を用いて行えばよい。第２の加熱処理によって、酸化物半導体
膜の結晶性を高め、さらに酸化物半導体膜から水素や水などの不純物を除去することがで
きる。
【０５１８】
次に、半導体膜２１０６となる半導体膜を加工し、島状に加工された半導体膜２１０６を
形成する（図２７（Ａ）参照。）。
【０５１９】
なお、半導体膜２１０６が酸化物半導体膜であるとき、半導体膜２１０６の形成後に第３
の加熱処理を行ってもよい。第３の加熱処理は、第１の加熱処理で示した条件を用いて行
えばよい。第３の加熱処理は、酸化物半導体膜の側面が露出した状態で行うため、酸化物
半導体膜の側面から水素や水などの不純物が除去されやすく、効果的に不純物を除去する
ことができる。また、酸化アルミニウム膜２１１２ｂと半導体膜２１０６との界面に存在
する水素や水などの不純物も除去できる。なお、酸化物半導体膜がＣＡＡＣ−ＯＳ膜であ
るとき、結晶の層に沿って不純物が拡散しやすいため、さらに側面や界面から水素や水な
どの不純物が除去されやすい。
【０５２０】
次に、ソース電極２１１６ａおよびドレイン電極２１１６ｂとなる導電膜を成膜する。ソ
ース電極２１１６ａおよびドレイン電極２１１６ｂとなる導電膜は、ソース電極２１１６
ａおよびドレイン電極２１１６ｂとして示した導電膜から選択し、スパッタリング法、Ｃ
ＶＤ法、ＭＢＥ法、ＡＬＤ法またはＰＬＤ法を用いて成膜すればよい。
【０５２１】
次に、ソース電極２１１６ａおよびドレイン電極２１１６ｂとなる導電膜を加工し、ソー
ス電極２１１６ａおよびドレイン電極２１１６ｂを形成する（図２７（Ｂ）参照。）。
【０５２２】
次に、保護絶縁膜２１１８を成膜する（図２７（Ｃ）参照。）。保護絶縁膜２１１８は、
保護絶縁膜２１１８として示した絶縁膜から選択し、スパッタリング法、ＣＶＤ法、ＭＢ
Ｅ法、ＡＬＤ法またはＰＬＤ法を用いて成膜すればよい。
【０５２３】
保護絶縁膜２１１８は、例えば、石英（好ましくは合成石英）をターゲットに用い、基板
加熱温度３０℃以上４５０℃以下（好ましくは７０℃以上２００℃以下）、基板とターゲ
ットの間の距離（Ｔ−Ｓ間距離）を２０ｍｍ以上４００ｍｍ以下（好ましくは４０ｍｍ以
上２００ｍｍ以下）、圧力を０．１Ｐａ以上４Ｐａ以下（好ましくは０．２Ｐａ以上１．
２Ｐａ以下）、高周波電源を０．５ｋＷ以上１２ｋＷ以下（好ましくは１ｋＷ以上５ｋＷ
以下）、成膜ガス中のＯ２／（Ｏ２＋Ａｒ）割合を２０％超過１００％以下（好ましくは
５０％以上１００％以下）として、ＲＦスパッタリング法により酸化シリコン膜を成膜す
ると好ましい。なお、石英（好ましくは合成石英）ターゲットに代えてシリコンターゲッ
トを用いることもできる。なお、成膜ガスとしては、酸素ガスまたは、酸素及びアルゴン
の混合ガスを用いて行う。このような方法を用いることで、保護絶縁膜２１１８を過剰酸
素を含む絶縁膜とすることができる。
【０５２４】
次に、第４の加熱処理を行ってもよい。第４の加熱処理は第１の加熱処理と同様の条件か
ら選択して行えばよい。第４の加熱処理によって、半導体膜２１０６が酸化物半導体膜で
あり、かつ保護絶縁膜２１１８が過剰酸素を含む絶縁膜であるとき、半導体膜２１０６の
欠陥（酸化物半導体膜の酸素欠損）を低減することができる。
【０５２５】
以上のようにして図２０に示したトランジスタを作製することができる。
【０５２６】
半導体膜２１０６が酸化物半導体膜であるとき、第１乃至第４の加熱処理を行うことで、
安定した電気特性を有し、信頼性の高いトランジスタを提供することができる。また、ゲ
ート絶縁膜２１１２がトランジスタの電気特性を劣化させる不純物に対するバリア膜とし
ての機能を有する。従って、第１乃至第４の加熱処理によって、当該不純物の拡散が生じ
た場合でも、電気特性の劣化を引き起こさないことができる。ただし、第１乃至第４の加
熱処理を全て行うことに限定されない。
【０５２７】
次に、図２１に示したトランジスタの作製方法について、図２８および図２９を用いて説
明する。なお、簡単のため、図２８および図２９には、図２１（Ｂ）に対応する断面図の
み示す。
【０５２８】
まず、基板２２００を準備する。基板２２００は、基板２２００として示した基板から選
択して用いればよい。
【０５２９】
次に、ゲート電極２２０４となる導電膜を成膜する。ゲート電極２２０４となる導電膜は
、ゲート電極２２０４として示した導電膜から選択し、スパッタリング法、ＣＶＤ法、Ｍ
ＢＥ法、ＡＬＤ法またはＰＬＤ法を用いて成膜すればよい。
【０５３０】
次に、ゲート電極２２０４となる導電膜を加工し、ゲート電極２２０４を形成する（図２
８（Ａ）参照。）。
【０５３１】
次に、結晶性絶縁膜２２１２ａを成膜する（図２８（Ｂ）参照。）。結晶性絶縁膜２２１
２ａは、結晶性絶縁膜２２１２ａとして示した絶縁膜から選択し、スパッタリング法、Ｃ
ＶＤ法、ＭＢＥ法、ＡＬＤ法またはＰＬＤ法を用いて成膜すればよい。なお、スパッタリ
ング法を用いると、高密度で結晶性を有する絶縁膜が成膜されやすいため、好ましい。ま
た、結晶性絶縁膜２２１２ａを１００℃以上４５０℃以下に基板加熱しつつ成膜すると、
高密度で結晶性を有する絶縁膜が成膜されやすいため、好ましい。
【０５３２】
なお、結晶性絶縁膜２２１２ａを成膜した後、第５の加熱処理を行ってもよい。第５の加
熱処理は、第１の加熱処理で示した条件を用いて行えばよい。第５の加熱処理によって、
結晶性絶縁膜２２１２ａの結晶性を高め、かつ水素や水などの不純物を除去することがで
きる。
【０５３３】
次に、酸化アルミニウム膜２２１２ｂを成膜する（図２８（Ｃ）参照。）。酸化アルミニ
ウム膜２２１２ｂは、スパッタリング法、ＣＶＤ法、ＭＢＥ法、ＡＬＤ法またはＰＬＤ法
を用いて成膜すればよい。
【０５３４】
結晶性絶縁膜２２１２ａ上に酸化アルミニウム膜２２１２ｂを成膜することで、高密度で
結晶性の高い酸化アルミニウム膜２２１２ｂを成膜することができる。高密度で結晶性の
高い酸化アルミニウム膜２２１２ｂは、水素、水、酸素および金属元素（特にＣｕ）が透
過しにくい。従って、トランジスタの電気特性を劣化させる不純物に対するバリア膜とし
ての機能を有する。
【０５３５】
なお、スパッタリング法を用いると、結晶性絶縁膜２２１２ａ上に高密度で結晶性を有す
る酸化アルミニウム膜２２１２ｂが成膜されやすいため、好ましい。また、酸化アルミニ
ウム膜２２１２ｂを１００℃以上４５０℃以下に基板加熱しつつ成膜すると、高密度で結
晶性を有する絶縁膜が成膜されやすいため、好ましい。
【０５３６】
このようにして、結晶性絶縁膜２２１２ａ、および結晶性絶縁膜２２１２ａ上に設けられ
た酸化アルミニウム膜２２１２ｂを有するゲート絶縁膜２２１２を形成することができる
。なお、ゲート絶縁膜２２１２は、結晶性絶縁膜２２１２ａおよび酸化アルミニウム膜２
２１２ｂのみからなる構成に限定されない。例えば、結晶性絶縁膜２２１２ａ下や酸化ア
ルミニウム膜２２１２ｂ上に別途絶縁膜を有しても構わない。例えば、酸化アルミニウム
膜２２１２ｂ上に酸化シリコン膜を設けることで、ゲート絶縁膜２２１２と半導体膜２２
０６との界面状態を良好にすることができる。
【０５３７】
次に、ソース電極２２１６ａおよびドレイン電極２２１６ｂとなる導電膜を成膜する。ソ
ース電極２２１６ａおよびドレイン電極２２１６ｂとなる導電膜は、ソース電極２２１６
ａおよびドレイン電極２２１６ｂとして示した導電膜から選択し、スパッタリング法、Ｃ
ＶＤ法、ＭＢＥ法、ＡＬＤ法またはＰＬＤ法を用いて成膜すればよい。
【０５３８】
次に、ソース電極２２１６ａおよびドレイン電極２２１６ｂとなる導電膜を加工し、ソー
ス電極２２１６ａおよびドレイン電極２２１６ｂを形成する（図２９（Ａ）参照。）。
【０５３９】
次に、半導体膜２２０６となる半導体膜を成膜する。半導体膜２２０６となる半導体膜は
、半導体膜２２０６として示した半導体膜から選択し、スパッタリング法、ＣＶＤ法、Ｍ
ＢＥ法、ＡＬＤ法またはＰＬＤ法を用いて成膜すればよい。半導体膜２２０６となる半導
体膜は、酸化物半導体膜を用い、スパッタリング法で成膜すると好ましい。なお、スパッ
タリング法を用いると、高密度で結晶性を有する酸化物半導体膜が成膜されやすいため、
好ましい。また、酸化物半導体膜を１００℃以上４５０℃以下に基板加熱しつつ成膜する
と、高密度で結晶性を有する酸化物半導体膜が成膜されやすいため、好ましい。
【０５４０】
なお、酸化物半導体膜の成膜後に第６の加熱処理を行ってもよい。第６の加熱処理は、第
１の加熱処理で示した条件を用いて行えばよい。第６の加熱処理によって、酸化物半導体
膜の結晶性を高め、さらに酸化物半導体膜から水素や水などの不純物を除去することがで
きる。
【０５４１】
次に、半導体膜２２０６となる半導体膜を加工し、島状に加工された半導体膜２２０６を
形成する（図２９（Ｂ）参照。）。
【０５４２】
なお、半導体膜２２０６が酸化物半導体膜であるとき、半導体膜２２０６の形成後に第７
の加熱処理を行ってもよい。第７の加熱処理は、第１の加熱処理で示した条件を用いて行
えばよい。第７の加熱処理は、酸化物半導体膜の側面が露出した状態で行うため、酸化物
半導体膜の側面から水素や水などの不純物が除去されやすく、効果的に不純物を除去する
ことができる。また、酸化アルミニウム膜２２１２ｂと半導体膜２２０６との界面に存在
する水素や水などの不純物も除去できる。なお、酸化物半導体膜がＣＡＡＣ−ＯＳ膜であ
るとき、結晶の層に沿って不純物が拡散しやすいため、さらに側面や界面から水素や水な
どの不純物が除去されやすい。
【０５４３】
次に、保護絶縁膜２２１８を成膜する（図２９（Ｃ）参照。）。保護絶縁膜２２１８は、
保護絶縁膜２２１８として示した絶縁膜から選択し、スパッタリング法、ＣＶＤ法、ＭＢ
Ｅ法、ＡＬＤ法またはＰＬＤ法を用いて成膜すればよい。
【０５４４】
保護絶縁膜２２１８は、例えば、石英（好ましくは合成石英）をターゲットに用い、基板
加熱温度３０℃以上４５０℃以下（好ましくは７０℃以上２００℃以下）、基板とターゲ
ットの間の距離（Ｔ−Ｓ間距離）を２０ｍｍ以上４００ｍｍ以下（好ましくは４０ｍｍ以
上２００ｍｍ以下）、圧力を０．１Ｐａ以上４Ｐａ以下（好ましくは０．２Ｐａ以上１．
２Ｐａ以下）、高周波電源を０．５ｋＷ以上１２ｋＷ以下（好ましくは１ｋＷ以上５ｋＷ
以下）、成膜ガス中のＯ２／（Ｏ２＋Ａｒ）割合を２０％超過１００％以下（好ましくは
５０％以上１００％以下）として、ＲＦスパッタリング法により酸化シリコン膜を成膜す
ると好ましい。なお、石英（好ましくは合成石英）ターゲットに代えてシリコンターゲッ
トを用いることもできる。なお、成膜ガスとしては、酸素ガスまたは、酸素及びアルゴン
の混合ガスを用いて行う。このような方法を用いることで、保護絶縁膜２２１８を過剰酸
素を含む絶縁膜とすることができる。
【０５４５】
次に、第８の加熱処理を行ってもよい。第８の加熱処理は第１の加熱処理と同様の条件か
ら選択して行えばよい。第８の加熱処理によって、半導体膜２２０６が酸化物半導体膜で
あり、かつ保護絶縁膜２２１８が過剰酸素を含む絶縁膜であるとき、半導体膜２２０６の
欠陥（酸化物半導体膜の酸素欠損）を低減することができる。
【０５４６】
以上のようにして図２１に示したトランジスタを作製することができる。
【０５４７】
半導体膜２２０６が酸化物半導体膜であるとき、第５乃至第８の加熱処理を行うことで、
安定した電気特性を有し、信頼性の高いトランジスタを提供することができる。また、ゲ
ート絶縁膜２２１２がトランジスタの電気特性を劣化させる不純物に対するバリア膜とし
ての機能を有する。従って、第５乃至第８の加熱処理によって、当該不純物の拡散が生じ
た場合でも、電気特性の劣化を引き起こさないことができる。ただし、第５乃至第８の加
熱処理を全て行うことに限定されない。
【０５４８】
次に、図２２に示したトランジスタの作製方法について、図３０および図３１を用いて説
明する。なお、簡単のため、図３０および図３１には、図２２（Ｂ）に対応する断面図の
み示す。
【０５４９】
まず、基板２３００を準備する。基板２３００は、基板２３００として示した基板から選
択して用いればよい。
【０５５０】
次に、下地絶縁膜２３０２を成膜する。下地絶縁膜２３０２は、下地絶縁膜２３０２とし
て示した絶縁膜から選択し、スパッタリング法、ＣＶＤ法、ＭＢＥ法、ＡＬＤ法またはＰ
ＬＤ法を用いて成膜すればよい。
【０５５１】
下地絶縁膜２３０２は、例えば、石英（好ましくは合成石英）をターゲットに用い、基板
加熱温度３０℃以上４５０℃以下（好ましくは７０℃以上２００℃以下）、基板とターゲ
ットの間の距離（Ｔ−Ｓ間距離）を２０ｍｍ以上４００ｍｍ以下（好ましくは４０ｍｍ以
上２００ｍｍ以下）、圧力を０．１Ｐａ以上４Ｐａ以下（好ましくは０．２Ｐａ以上１．
２Ｐａ以下）、高周波電源を０．５ｋＷ以上１２ｋＷ以下（好ましくは１ｋＷ以上５ｋＷ
以下）、成膜ガス中のＯ２／（Ｏ２＋Ａｒ）割合を２０％超過１００％以下（好ましくは
５０％以上１００％以下）として、ＲＦスパッタリング法により酸化シリコン膜を成膜す
ると好ましい。なお、石英（好ましくは合成石英）ターゲットに代えてシリコンターゲッ
トを用いることもできる。なお、成膜ガスとしては、酸素ガスまたは、酸素及びアルゴン
の混合ガスを用いて行う。このような方法を用いることで、下地絶縁膜２３０２を過剰酸
素を含む絶縁膜とすることができる。
【０５５２】
次に、半導体膜２３０６となる半導体膜を成膜する。半導体膜２３０６となる半導体膜は
、半導体膜２３０６として示した半導体膜から選択し、スパッタリング法、ＣＶＤ法、Ｍ
ＢＥ法、ＡＬＤ法またはＰＬＤ法を用いて成膜すればよい。半導体膜２３０６となる半導
体膜は、酸化物半導体膜を用い、スパッタリング法で成膜すると好ましい。なお、スパッ
タリング法を用いると、高密度で結晶性を有する酸化物半導体膜が成膜されやすいため、
好ましい。また、酸化物半導体膜を１００℃以上４５０℃以下に基板加熱しつつ成膜する
と、高密度で結晶性を有する酸化物半導体膜が成膜されやすいため、好ましい。
【０５５３】
なお、酸化物半導体膜の成膜後に第９の加熱処理を行ってもよい。第９の加熱処理は、第
１の加熱処理で示した条件を用いて行えばよい。第９の加熱処理によって、酸化物半導体
膜の結晶性を高め、さらに酸化物半導体膜から水素や水などの不純物を除去することがで
きる。
【０５５４】
次に、半導体膜２３０６となる半導体膜を加工し、島状に加工された半導体膜２３０６を
形成する（図３０（Ａ）参照。）。
【０５５５】
なお、半導体膜２３０６が酸化物半導体膜であるとき、半導体膜２３０６の形成後に第１
０の加熱処理を行ってもよい。第１０の加熱処理は、第１の加熱処理で示した条件を用い
て行えばよい。第１０の加熱処理は、酸化物半導体膜の側面が露出した状態で行うため、
酸化物半導体膜の側面から水素や水などの不純物が除去されやすく、効果的に不純物を除
去することができる。また、下地絶縁膜２３０２と半導体膜２３０６との界面に存在する
水素や水などの不純物も除去できる。なお、酸化物半導体膜がＣＡＡＣ−ＯＳ膜であると
き、結晶の層に沿って不純物が拡散しやすいため、さらに側面や界面から水素や水などの
不純物が除去されやすい。
【０５５６】
次に、ソース電極２３１６ａおよびドレイン電極２３１６ｂとなる導電膜を成膜する。ソ
ース電極２３１６ａおよびドレイン電極２３１６ｂとなる導電膜は、ソース電極２３１６
ａおよびドレイン電極２３１６ｂとして示した導電膜から選択し、スパッタリング法、Ｃ
ＶＤ法、ＭＢＥ法、ＡＬＤ法またはＰＬＤ法を用いて成膜すればよい。
【０５５７】
次に、ソース電極２３１６ａおよびドレイン電極２３１６ｂとなる導電膜を加工し、ソー
ス電極２３１６ａおよびドレイン電極２３１６ｂを形成する（図３０（Ｂ）参照。）。
【０５５８】
次に、結晶性絶縁膜２３１２ａを成膜する（図３０（Ｃ）参照。）。結晶性絶縁膜２３１
２ａは、結晶性絶縁膜２３１２ａとして示した絶縁膜から選択し、スパッタリング法、Ｃ
ＶＤ法、ＭＢＥ法、ＡＬＤ法またはＰＬＤ法を用いて成膜すればよい。なお、スパッタリ
ング法を用いると、高密度で結晶性を有する絶縁膜が成膜されやすいため、好ましい。ま
た、結晶性絶縁膜２３１２ａを１００℃以上４５０℃以下に基板加熱しつつ成膜すると、
高密度で結晶性を有する絶縁膜が成膜されやすいため、好ましい。
【０５５９】
なお、結晶性絶縁膜２３１２ａを成膜した後、第１１の加熱処理を行ってもよい。第１１
の加熱処理は、第１の加熱処理で示した条件を用いて行えばよい。第１１の加熱処理によ
って、結晶性絶縁膜２３１２ａの結晶性を高め、かつ水素や水などの不純物を除去するこ
とができる。
【０５６０】
次に、酸化アルミニウム膜２３１２ｂを成膜する（図３１（Ａ）参照。）。酸化アルミニ
ウム膜２３１２ｂは、スパッタリング法、ＣＶＤ法、ＭＢＥ法、ＡＬＤ法またはＰＬＤ法
を用いて成膜すればよい。
【０５６１】
結晶性絶縁膜２３１２ａ上に酸化アルミニウム膜２３１２ｂを成膜することで、高密度で
結晶性の高い酸化アルミニウム膜２３１２ｂを成膜することができる。高密度で結晶性の
高い酸化アルミニウム膜２３１２ｂは、水素、水、酸素および金属元素（特にＣｕ）が透
過しにくい。従って、トランジスタの電気特性を劣化させる不純物に対するバリア膜とし
ての機能を有する。
【０５６２】
なお、スパッタリング法を用いると、結晶性絶縁膜２３１２ａ上に高密度で結晶性を有す
る酸化アルミニウム膜２３１２ｂが成膜されやすいため、好ましい。また、酸化アルミニ
ウム膜２３１２ｂを１００℃以上４５０℃以下に基板加熱しつつ成膜すると、高密度で結
晶性を有する絶縁膜が成膜されやすいため、好ましい。
【０５６３】
このようにして、結晶性絶縁膜２３１２ａ、および結晶性絶縁膜２３１２ａ上に設けられ
た酸化アルミニウム膜２３１２ｂを有するゲート絶縁膜２３１２を形成することができる
。なお、ゲート絶縁膜２３１２は、結晶性絶縁膜２３１２ａおよび酸化アルミニウム膜２
３１２ｂのみからなる構成に限定されない。例えば、結晶性絶縁膜２３１２ａ下や酸化ア
ルミニウム膜２３１２ｂ上に別途絶縁膜を有しても構わない。例えば、結晶性絶縁膜２３
１２ａ下に酸化シリコン膜を設けることで、ゲート絶縁膜２３１２と半導体膜２３０６と
の界面状態を良好にすることができる。
【０５６４】
次に、ゲート電極２３０４となる導電膜を成膜する。ゲート電極２３０４となる導電膜は
、ゲート電極２３０４として示した導電膜から選択し、スパッタリング法、ＣＶＤ法、Ｍ
ＢＥ法、ＡＬＤ法またはＰＬＤ法を用いて成膜すればよい。
【０５６５】
次に、ゲート電極２３０４となる導電膜を加工し、ゲート電極２３０４を形成する（図３
１（Ｂ）参照。）。
【０５６６】
次に、第１２の加熱処理を行ってもよい。第１２の加熱処理は第１の加熱処理と同様の条
件から選択して行えばよい。第１２の加熱処理によって、半導体膜２３０６が酸化物半導
体膜であり、かつ下地絶縁膜２３０２が過剰酸素を含む絶縁膜であるとき、半導体膜２３
０６の欠陥（酸化物半導体膜の酸素欠損）を低減することができる。
【０５６７】
以上のようにして図２２に示したトランジスタを作製することができる。
【０５６８】
半導体膜２３０６が酸化物半導体膜であるとき、第９乃至第１２の加熱処理を行うことで
、安定した電気特性を有し、信頼性の高いトランジスタを提供することができる。また、
ゲート絶縁膜２３１２がトランジスタの電気特性を劣化させる不純物に対するバリア膜と
しての機能を有する。従って、第９乃至第１２の加熱処理によって、当該不純物の拡散が
生じた場合でも、電気特性の劣化を引き起こさないことができる。ただし、第９乃至第１
２の加熱処理を全て行うことに限定されない。
【０５６９】
次に、図２３に示したトランジスタの作製方法について、図３２および図３３を用いて説
明する。なお、簡単のため、図３２および図３３には、図２３（Ｂ）に対応する断面図の
み示す。
【０５７０】
まず、基板２４００を準備する。基板２４００は、基板２４００として示した基板から選
択して用いればよい。
【０５７１】
次に、下地絶縁膜２４０２を成膜する。下地絶縁膜２４０２は、下地絶縁膜２４０２とし
て示した絶縁膜から選択し、スパッタリング法、ＣＶＤ法、ＭＢＥ法、ＡＬＤ法またはＰ
ＬＤ法を用いて成膜すればよい。
【０５７２】
下地絶縁膜２４０２は、例えば、石英（好ましくは合成石英）をターゲットに用い、基板
加熱温度３０℃以上４５０℃以下（好ましくは７０℃以上２００℃以下）、基板とターゲ
ットの間の距離（Ｔ−Ｓ間距離）を２０ｍｍ以上４００ｍｍ以下（好ましくは４０ｍｍ以
上２００ｍｍ以下）、圧力を０．１Ｐａ以上４Ｐａ以下（好ましくは０．２Ｐａ以上１．
２Ｐａ以下）、高周波電源を０．５ｋＷ以上１２ｋＷ以下（好ましくは１ｋＷ以上５ｋＷ
以下）、成膜ガス中のＯ２／（Ｏ２＋Ａｒ）割合を２０％超過１００％以下（好ましくは
５０％以上１００％以下）として、ＲＦスパッタリング法により酸化シリコン膜を成膜す
ると好ましい。なお、石英（好ましくは合成石英）ターゲットに代えてシリコンターゲッ
トを用いることもできる。なお、成膜ガスとしては、酸素ガスまたは、酸素及びアルゴン
の混合ガスを用いて行う。このような方法を用いることで、下地絶縁膜２４０２を過剰酸
素を含む絶縁膜とすることができる。
【０５７３】
次に、ソース電極２４１６ａおよびドレイン電極２４１６ｂとなる導電膜を成膜する。ソ
ース電極２４１６ａおよびドレイン電極２４１６ｂとなる導電膜は、ソース電極２４１６
ａおよびドレイン電極２４１６ｂとして示した導電膜から選択し、スパッタリング法、Ｃ
ＶＤ法、ＭＢＥ法、ＡＬＤ法またはＰＬＤ法を用いて成膜すればよい。
【０５７４】
次に、ソース電極２４１６ａおよびドレイン電極２４１６ｂとなる導電膜を加工し、ソー
ス電極２４１６ａおよびドレイン電極２４１６ｂを形成する（図３２（Ａ）参照。）。
【０５７５】
次に、半導体膜２４０６となる半導体膜を成膜する。半導体膜２４０６となる半導体膜は
、半導体膜２４０６として示した半導体膜から選択し、スパッタリング法、ＣＶＤ法、Ｍ
ＢＥ法、ＡＬＤ法またはＰＬＤ法を用いて成膜すればよい。半導体膜２４０６となる半導
体膜は、酸化物半導体膜を用い、スパッタリング法で成膜すると好ましい。なお、スパッ
タリング法を用いると、高密度で結晶性を有する酸化物半導体膜が成膜されやすいため、
好ましい。また、酸化物半導体膜を１００℃以上４５０℃以下に基板加熱しつつ成膜する
と、高密度で結晶性を有する酸化物半導体膜が成膜されやすいため、好ましい。
【０５７６】
なお、酸化物半導体膜の成膜後に第１３の加熱処理を行ってもよい。第１３の加熱処理は
、第１の加熱処理で示した条件を用いて行えばよい。第１３の加熱処理によって、酸化物
半導体膜の結晶性を高め、さらに酸化物半導体膜から水素や水などの不純物を除去するこ
とができる。
【０５７７】
次に、半導体膜２４０６となる半導体膜を加工し、島状に加工された半導体膜２４０６を
形成する（図３２（Ｂ）参照。）。
【０５７８】
なお、半導体膜２４０６が酸化物半導体膜であるとき、半導体膜２４０６の形成後に第１
４の加熱処理を行ってもよい。第１４の加熱処理は、第１の加熱処理で示した条件を用い
て行えばよい。第１４の加熱処理は、酸化物半導体膜の側面が露出した状態で行うため、
酸化物半導体膜の側面から水素や水などの不純物が除去されやすく、効果的に不純物を除
去することができる。また、下地絶縁膜２４０２と半導体膜２４０６との界面に存在する
水素や水などの不純物も除去できる。なお、酸化物半導体膜がＣＡＡＣ−ＯＳ膜であると
き、結晶の層に沿って不純物が拡散しやすいため、さらに側面や界面から水素や水などの
不純物が除去されやすい。
【０５７９】
次に、結晶性絶縁膜２４１２ａを成膜する（図３２（Ｃ）参照。）。結晶性絶縁膜２４１
２ａは、結晶性絶縁膜２４１２ａとして示した絶縁膜から選択し、スパッタリング法、Ｃ
ＶＤ法、ＭＢＥ法、ＡＬＤ法またはＰＬＤ法を用いて成膜すればよい。なお、スパッタリ
ング法を用いると、高密度で結晶性を有する絶縁膜が成膜されやすいため、好ましい。ま
た、結晶性絶縁膜２４１２ａを１００℃以上４５０℃以下に基板加熱しつつ成膜すると、
高密度で結晶性を有する絶縁膜が成膜されやすいため、好ましい。
【０５８０】
なお、結晶性絶縁膜２４１２ａを成膜した後、第１５の加熱処理を行ってもよい。第１５
の加熱処理は、第１の加熱処理で示した条件を用いて行えばよい。第１５の加熱処理によ
って、結晶性絶縁膜２４１２ａの結晶性を高め、かつ水素や水などの不純物を除去するこ
とができる。
【０５８１】
次に、酸化アルミニウム膜２４１２ｂを成膜する（図３３（Ａ）参照。）。酸化アルミニ
ウム膜２４１２ｂは、スパッタリング法、ＣＶＤ法、ＭＢＥ法、ＡＬＤ法またはＰＬＤ法
を用いて成膜すればよい。
【０５８２】
結晶性絶縁膜２４１２ａ上に酸化アルミニウム膜２４１２ｂを成膜することで、高密度で
結晶性の高い酸化アルミニウム膜２４１２ｂを成膜することができる。高密度で結晶性の
高い酸化アルミニウム膜２４１２ｂは、水素、水、酸素および金属元素（特にＣｕ）が透
過しにくい。従って、トランジスタの電気特性を劣化させる不純物に対するバリア膜とし
ての機能を有する。
【０５８３】
なお、スパッタリング法を用いると、結晶性絶縁膜２４１２ａ上に高密度で結晶性を有す
る酸化アルミニウム膜２４１２ｂが成膜されやすいため、好ましい。また、酸化アルミニ
ウム膜２４１２ｂを１００℃以上４５０℃以下に基板加熱しつつ成膜すると、高密度で結
晶性を有する絶縁膜が成膜されやすいため、好ましい。
【０５８４】
このようにして、結晶性絶縁膜２４１２ａ、および結晶性絶縁膜２４１２ａ上に設けられ
た酸化アルミニウム膜２４１２ｂを有するゲート絶縁膜２４１２を形成することができる
。なお、ゲート絶縁膜２４１２は、結晶性絶縁膜２４１２ａおよび酸化アルミニウム膜２
４１２ｂのみからなる構成に限定されない。例えば、結晶性絶縁膜２４１２ａ下や酸化ア
ルミニウム膜２４１２ｂ上に別途絶縁膜を有しても構わない。例えば、結晶性絶縁膜２４
１２ａ下に酸化シリコン膜を設けることで、ゲート絶縁膜２４１２と半導体膜２４０６と
の界面状態を良好にすることができる。
【０５８５】
次に、ゲート電極２４０４となる導電膜を成膜する。ゲート電極２４０４となる導電膜は
、ゲート電極２４０４として示した導電膜から選択し、スパッタリング法、ＣＶＤ法、Ｍ
ＢＥ法、ＡＬＤ法またはＰＬＤ法を用いて成膜すればよい。
【０５８６】
次に、ゲート電極２４０４となる導電膜を加工し、ゲート電極２４０４を形成する（図３
３（Ｂ）参照。）。
【０５８７】
次に、第１６の加熱処理を行ってもよい。第１６の加熱処理は第１の加熱処理と同様の条
件から選択して行えばよい。第１６の加熱処理によって、半導体膜２４０６が酸化物半導
体膜であり、かつ下地絶縁膜２４０２が過剰酸素を含む絶縁膜であるとき、半導体膜２４
０６の欠陥（酸化物半導体膜の酸素欠損）を低減することができる。
【０５８８】
以上のようにして図２３に示したトランジスタを作製することができる。
【０５８９】
半導体膜２４０６が酸化物半導体膜であるとき、第１３乃至第１６の加熱処理を行うこと
で、安定した電気特性を有し、信頼性の高いトランジスタを提供することができる。また
、ゲート絶縁膜２４１２がトランジスタの電気特性を劣化させる不純物に対するバリア膜
としての機能を有する。従って、第１３乃至第１６の加熱処理によって、当該不純物の拡
散が生じた場合でも、電気特性の劣化を引き起こさないことができる。ただし、第１３乃
至第１６の加熱処理を全て行うことに限定されない。
【０５９０】
次に、図２４に示したトランジスタの作製方法について、図３４および図３５を用いて説
明する。なお、簡単のため、図３４および図３５には、図２４（Ｂ）に対応する断面図の
み示す。
【０５９１】
まず、基板２５００を準備する。基板２５００は、基板２５００として示した基板から選
択して用いればよい。
【０５９２】
次に、下地絶縁膜２５０２を成膜する。下地絶縁膜２５０２は、下地絶縁膜２５０２とし
て示した絶縁膜から選択し、スパッタリング法、ＣＶＤ法、ＭＢＥ法、ＡＬＤ法またはＰ
ＬＤ法を用いて成膜すればよい。
【０５９３】
下地絶縁膜２５０２は、例えば、石英（好ましくは合成石英）をターゲットに用い、基板
加熱温度３０℃以上４５０℃以下（好ましくは７０℃以上２００℃以下）、基板とターゲ
ットの間の距離（Ｔ−Ｓ間距離）を２０ｍｍ以上４００ｍｍ以下（好ましくは４０ｍｍ以
上２００ｍｍ以下）、圧力を０．１Ｐａ以上４Ｐａ以下（好ましくは０．２Ｐａ以上１．
２Ｐａ以下）、高周波電源を０．５ｋＷ以上１２ｋＷ以下（好ましくは１ｋＷ以上５ｋＷ
以下）、成膜ガス中のＯ２／（Ｏ２＋Ａｒ）割合を２０％超過１００％以下（好ましくは
５０％以上１００％以下）として、ＲＦスパッタリング法により酸化シリコン膜を成膜す
ると好ましい。なお、石英（好ましくは合成石英）ターゲットに代えてシリコンターゲッ
トを用いることもできる。なお、成膜ガスとしては、酸素ガスまたは、酸素及びアルゴン
の混合ガスを用いて行う。このような方法を用いることで、下地絶縁膜２５０２を過剰酸
素を含む絶縁膜とすることができる。
【０５９４】
次に、半導体膜２５０６となる半導体膜を成膜する。半導体膜２５０６となる半導体膜は
、半導体膜２５０６として示した半導体膜から選択し、スパッタリング法、ＣＶＤ法、Ｍ
ＢＥ法、ＡＬＤ法またはＰＬＤ法を用いて成膜すればよい。半導体膜２５０６となる半導
体膜は、酸化物半導体膜を用い、スパッタリング法で成膜すると好ましい。なお、スパッ
タリング法を用いると、高密度で結晶性を有する酸化物半導体膜が成膜されやすいため、
好ましい。また、酸化物半導体膜を１００℃以上４５０℃以下に基板加熱しつつ成膜する
と、高密度で結晶性を有する酸化物半導体膜が成膜されやすいため、好ましい。
【０５９５】
なお、酸化物半導体膜の成膜後に第１７の加熱処理を行ってもよい。第１７の加熱処理は
、第１の加熱処理で示した条件を用いて行えばよい。第１７の加熱処理によって、酸化物
半導体膜の結晶性を高め、さらに酸化物半導体膜から水素や水などの不純物を除去するこ
とができる。
【０５９６】
次に、半導体膜２５０６となる半導体膜を加工し、島状に加工された半導体膜２５０６を
形成する（図３４（Ａ）参照。）。
【０５９７】
なお、半導体膜２５０６が酸化物半導体膜であるとき、半導体膜２５０６の形成後に第１
８の加熱処理を行ってもよい。第１８の加熱処理は、第１の加熱処理で示した条件を用い
て行えばよい。第１８の加熱処理は、酸化物半導体膜の側面が露出した状態で行うため、
酸化物半導体膜の側面から水素や水などの不純物が除去されやすく、効果的に不純物を除
去することができる。また、下地絶縁膜２５０２と半導体膜２５０６との界面に存在する
水素や水などの不純物も除去できる。なお、酸化物半導体膜がＣＡＡＣ−ＯＳ膜であると
き、結晶の層に沿って不純物が拡散しやすいため、さらに側面や界面から水素や水などの
不純物が除去されやすい。
【０５９８】
次に、結晶性絶縁膜２５１２ａを成膜する（図３４（Ｂ）参照。）。結晶性絶縁膜２５１
２ａは、結晶性絶縁膜２５１２ａとして示した絶縁膜から選択し、スパッタリング法、Ｃ
ＶＤ法、ＭＢＥ法、ＡＬＤ法またはＰＬＤ法を用いて成膜すればよい。なお、スパッタリ
ング法を用いると、高密度で結晶性を有する絶縁膜が成膜されやすいため、好ましい。ま
た、結晶性絶縁膜２５１２ａを１００℃以上４５０℃以下に基板加熱しつつ成膜すると、
高密度で結晶性を有する絶縁膜が成膜されやすいため、好ましい。
【０５９９】
なお、結晶性絶縁膜２５１２ａを成膜した後、第１９の加熱処理を行ってもよい。第１９
の加熱処理は、第１の加熱処理で示した条件を用いて行えばよい。第１９の加熱処理によ
って、結晶性絶縁膜２５１２ａの結晶性を高め、かつ水素や水などの不純物を除去するこ
とができる。
【０６００】
次に、酸化アルミニウム膜２５１２ｂを成膜する（図３４（Ｃ）参照。）。酸化アルミニ
ウム膜２５１２ｂは、スパッタリング法、ＣＶＤ法、ＭＢＥ法、ＡＬＤ法またはＰＬＤ法
を用いて成膜すればよい。
【０６０１】
結晶性絶縁膜２５１２ａ上に酸化アルミニウム膜２５１２ｂを成膜することで、高密度で
結晶性の高い酸化アルミニウム膜２５１２ｂを成膜することができる。高密度で結晶性の
高い酸化アルミニウム膜２５１２ｂは、水素、水、酸素および金属元素（特にＣｕ）が透
過しにくい。従って、トランジスタの電気特性を劣化させる不純物に対するバリア膜とし
ての機能を有する。
【０６０２】
なお、スパッタリング法を用いると、結晶性絶縁膜２５１２ａ上に高密度で結晶性を有す
る酸化アルミニウム膜２５１２ｂが成膜されやすいため、好ましい。また、酸化アルミニ
ウム膜２５１２ｂを１００℃以上４５０℃以下に基板加熱しつつ成膜すると、高密度で結
晶性を有する絶縁膜が成膜されやすいため、好ましい。
【０６０３】
このようにして、結晶性絶縁膜２５１２ａ、および結晶性絶縁膜２５１２ａ上に設けられ
た酸化アルミニウム膜２５１２ｂを有するゲート絶縁膜２５１２を形成することができる
。なお、ゲート絶縁膜２５１２は、結晶性絶縁膜２５１２ａおよび酸化アルミニウム膜２
５１２ｂのみからなる構成に限定されない。例えば、結晶性絶縁膜２５１２ａ下や酸化ア
ルミニウム膜２５１２ｂ上に別途絶縁膜を有しても構わない。例えば、結晶性絶縁膜２５
１２ａ下に酸化シリコン膜を設けることで、ゲート絶縁膜２５１２と半導体膜２５０６と
の界面状態を良好にすることができる。
【０６０４】
次に、ゲート電極２５０４となる導電膜を成膜する。ゲート電極２５０４となる導電膜は
、ゲート電極２５０４として示した導電膜から選択し、スパッタリング法、ＣＶＤ法、Ｍ
ＢＥ法、ＡＬＤ法またはＰＬＤ法を用いて成膜すればよい。
【０６０５】
次に、ゲート電極２５０４となる導電膜を加工し、ゲート電極２５０４を形成する（図３
５（Ａ）参照。）。
【０６０６】
次に、ゲート電極２５０４をマスクとし、半導体膜２５０６に不純物を添加してもよい。
不純物としては、半導体膜２５０６が低抵抗化する不純物から選択して添加すればよい。
なお、半導体膜２５０６が酸化物半導体膜である場合、不純物として、ヘリウム、ホウ素
、窒素、フッ素、ネオン、アルミニウム、リン、アルゴン、ヒ素、クリプトン、インジウ
ム、スズ、アンチモンおよびキセノンから選ばれた一種以上を添加すればよい。なお、不
純物を添加するためには、イオン注入法、イオンドーピング法で行えばよい。好ましくは
イオン注入法を用いればよい。このとき、加速電圧を５ｋＶ以上１００ｋＶ以下とする。
また、不純物の添加量は１×１０１４ｉｏｎｓ／ｃｍ２以上１×１０１６ｉｏｎｓ／ｃｍ
２以下とする。
【０６０７】
次に、第２０の加熱処理を行ってもよい。第２０の加熱処理は第１の加熱処理と同様の条
件から選択して行えばよい。第２０の加熱処理によって、半導体膜２５０６の不純物の添
加された領域を低抵抗領域とすることができる。また、半導体膜２５０６が酸化物半導体
膜であり、かつ下地絶縁膜２５０２が過剰酸素を含む絶縁膜であるとき、半導体膜２５０
６の欠陥（酸化物半導体膜の酸素欠損）を低減することもできる。
【０６０８】
次に、保護絶縁膜２５１８を成膜する。保護絶縁膜２５１８は、保護絶縁膜２５１８とし
て示した絶縁膜から選択し、スパッタリング法、ＣＶＤ法、ＭＢＥ法、ＡＬＤ法またはＰ
ＬＤ法を用いて成膜すればよい。
【０６０９】
次に、保護絶縁膜２５１８を加工し、半導体膜２５０６を露出する開口部を形成する。
【０６１０】
次に、配線２５２４ａおよび配線２５２４ｂとなる導電膜を成膜する。配線２５２４ａお
よび配線２５２４ｂとなる導電膜は、配線２５２４ａおよび配線２５２４ｂとして示した
導電膜から選択し、スパッタリング法、ＣＶＤ法、ＭＢＥ法、ＡＬＤ法またはＰＬＤ法を
用いて成膜すればよい。
【０６１１】
次に、配線２５２４ａおよび配線２５２４ｂとなる導電膜を加工し、配線２５２４ａおよ
び配線２５２４ｂを形成する（図３５（Ｂ）参照。）。
【０６１２】
以上のようにして図２４に示したトランジスタを作製することができる。
【０６１３】
半導体膜２５０６が酸化物半導体膜であるとき、第１７乃至第２０の加熱処理を行うこと
で、安定した電気特性を有し、信頼性の高いトランジスタを提供することができる。また
、ゲート絶縁膜２５１２がトランジスタの電気特性を劣化させる不純物に対するバリア膜
としての機能を有する。従って、第１７乃至第２０の加熱処理によって、当該不純物の拡
散が生じた場合でも、電気特性の劣化を引き起こさないことができる。ただし、第１７乃
至第２０の加熱処理を全て行うことに限定されない。
【０６１４】
次に、図２５に示したトランジスタの作製方法について、図３６および図３７を用いて説
明する。なお、簡単のため、図３６および図３７には、図２５（Ｂ）に対応する断面図の
み示す。
【０６１５】
まず、基板２６００を準備する。基板２６００は、基板２６００として示した基板から選
択して用いればよい。
【０６１６】
次に、下地絶縁膜２６０２を成膜する。下地絶縁膜２６０２は、下地絶縁膜２６０２とし
て示した絶縁膜から選択し、スパッタリング法、ＣＶＤ法、ＭＢＥ法、ＡＬＤ法またはＰ
ＬＤ法を用いて成膜すればよい。
【０６１７】
下地絶縁膜２６０２は、例えば、石英（好ましくは合成石英）をターゲットに用い、基板
加熱温度３０℃以上４５０℃以下（好ましくは７０℃以上２００℃以下）、基板とターゲ
ットの間の距離（Ｔ−Ｓ間距離）を２０ｍｍ以上４００ｍｍ以下（好ましくは４０ｍｍ以
上２００ｍｍ以下）、圧力を０．１Ｐａ以上４Ｐａ以下（好ましくは０．２Ｐａ以上１．
２Ｐａ以下）、高周波電源を０．５ｋＷ以上１２ｋＷ以下（好ましくは１ｋＷ以上５ｋＷ
以下）、成膜ガス中のＯ２／（Ｏ２＋Ａｒ）割合を２０％超過１００％以下（好ましくは
５０％以上１００％以下）として、ＲＦスパッタリング法により酸化シリコン膜を成膜す
ると好ましい。なお、石英（好ましくは合成石英）ターゲットに代えてシリコンターゲッ
トを用いることもできる。なお、成膜ガスとしては、酸素ガスまたは、酸素及びアルゴン
の混合ガスを用いて行う。このような方法を用いることで、下地絶縁膜２６０２を過剰酸
素を含む絶縁膜とすることができる。
【０６１８】
次に、半導体膜２６０６となる半導体膜を成膜する。半導体膜２６０６となる半導体膜は
、半導体膜２６０６として示した半導体膜から選択し、スパッタリング法、ＣＶＤ法、Ｍ
ＢＥ法、ＡＬＤ法またはＰＬＤ法を用いて成膜すればよい。半導体膜２６０６となる半導
体膜は、酸化物半導体膜を用い、スパッタリング法で成膜すると好ましい。なお、スパッ
タリング法を用いると、高密度で結晶性を有する酸化物半導体膜が成膜されやすいため、
好ましい。また、酸化物半導体膜を１００℃以上４５０℃以下に基板加熱しつつ成膜する
と、高密度で結晶性を有する酸化物半導体膜が成膜されやすいため、好ましい。
【０６１９】
なお、酸化物半導体膜の成膜後に第２１の加熱処理を行ってもよい。第２１の加熱処理は
、第１の加熱処理で示した条件を用いて行えばよい。第２１の加熱処理によって、酸化物
半導体膜の結晶性を高め、さらに酸化物半導体膜から水素や水などの不純物を除去するこ
とができる。
【０６２０】
次に、半導体膜２６０６となる半導体膜を加工し、島状に加工された半導体膜２６０６を
形成する（図３６（Ａ）参照。）。
【０６２１】
なお、半導体膜２６０６が酸化物半導体膜であるとき、半導体膜２６０６の形成後に第２
２の加熱処理を行ってもよい。第２２の加熱処理は、第１の加熱処理で示した条件を用い
て行えばよい。第２２の加熱処理は、酸化物半導体膜の側面が露出した状態で行うため、
酸化物半導体膜の側面から水素や水などの不純物が除去されやすく、効果的に不純物を除
去することができる。また、下地絶縁膜２６０２と半導体膜２６０６との界面に存在する
水素や水などの不純物も除去できる。なお、酸化物半導体膜がＣＡＡＣ−ＯＳ膜であると
き、結晶の層に沿って不純物が拡散しやすいため、さらに側面や界面から水素や水などの
不純物が除去されやすい。
【０６２２】
次に、結晶性絶縁膜２６１３ａを成膜する。結晶性絶縁膜２６１３ａは、結晶性絶縁膜２
６１２ａとして示した絶縁膜から選択し、スパッタリング法、ＣＶＤ法、ＭＢＥ法、ＡＬ
Ｄ法またはＰＬＤ法を用いて成膜すればよい。なお、スパッタリング法を用いると、高密
度で結晶性を有する絶縁膜が成膜されやすいため、好ましい。また、結晶性絶縁膜２６１
３ａを１００℃以上４５０℃以下に基板加熱しつつ成膜すると、高密度で結晶性を有する
絶縁膜が成膜されやすいため、好ましい。
【０６２３】
なお、結晶性絶縁膜２６１３ａを成膜した後、第２３の加熱処理を行ってもよい。第２３
の加熱処理は、第１の加熱処理で示した条件を用いて行えばよい。第２３の加熱処理によ
って、結晶性絶縁膜２６１３ａの結晶性を高め、かつ水素や水などの不純物を除去するこ
とができる。
【０６２４】
次に、酸化アルミニウム膜２６１３ｂを成膜する（図３６（Ｂ）参照。）。酸化アルミニ
ウム膜２６１３ｂは、スパッタリング法、ＣＶＤ法、ＭＢＥ法、ＡＬＤ法またはＰＬＤ法
を用いて成膜すればよい。
【０６２５】
結晶性絶縁膜２６１３ａ上に酸化アルミニウム膜２６１３ｂを成膜することで、高密度で
結晶性の高い酸化アルミニウム膜２６１３ｂを成膜することができる。高密度で結晶性の
高い酸化アルミニウム膜２６１３ｂは、水素、水、酸素および金属元素（特にＣｕ）が透
過しにくい。従って、トランジスタの電気特性を劣化させる不純物に対するバリア膜とし
ての機能を有する。
【０６２６】
なお、スパッタリング法を用いると、結晶性絶縁膜２６１３ａ上に高密度で結晶性を有す
る酸化アルミニウム膜２６１３ｂが成膜されやすいため、好ましい。また、酸化アルミニ
ウム膜２６１３ｂを１００℃以上４５０℃以下に基板加熱しつつ成膜すると、高密度で結
晶性を有する絶縁膜が成膜されやすいため、好ましい。
【０６２７】
次に、ゲート電極２６０４となる導電膜を成膜する。ゲート電極２６０４となる導電膜は
、ゲート電極２６０４として示した導電膜から選択し、スパッタリング法、ＣＶＤ法、Ｍ
ＢＥ法、ＡＬＤ法またはＰＬＤ法を用いて成膜すればよい。
【０６２８】
次に、ゲート電極２６０４となる導電膜を加工し、ゲート電極２６０４を形成する。
【０６２９】
次に、ゲート電極２６０４の加工時に用いたレジストマスク、またはゲート電極２６０４
などをマスクとして用いて、結晶性絶縁膜２６１３ａおよび酸化アルミニウム膜２６１３
ｂを加工し、結晶性絶縁膜２６１２ａおよび酸化アルミニウム膜２６１２ｂを形成する（
図３６（Ｃ）参照。）。
【０６３０】
このようにして、結晶性絶縁膜２６１２ａ、および結晶性絶縁膜２６１２ａ上に設けられ
た酸化アルミニウム膜２６１２ｂを有するゲート絶縁膜２６１２を形成することができる
。なお、ゲート絶縁膜２６１２は、結晶性絶縁膜２６１２ａおよび酸化アルミニウム膜２
６１２ｂのみからなる構成に限定されない。例えば、結晶性絶縁膜２６１２ａ下や酸化ア
ルミニウム膜２６１２ｂ上に別途絶縁膜を有しても構わない。例えば、結晶性絶縁膜２６
１２ａ下に酸化シリコン膜を設けることで、ゲート絶縁膜２６１２と半導体膜２６０６と
の界面状態を良好にすることができる。
【０６３１】
次に、ゲート電極２６０４をマスクとし、半導体膜２６０６に不純物を添加してもよい（
第１の不純物添加ともいう。）。不純物としては、半導体膜２６０６が低抵抗化する不純
物から選択して添加すればよい。なお、半導体膜２６０６が酸化物半導体膜である場合、
不純物として、ヘリウム、ホウ素、窒素、フッ素、ネオン、アルミニウム、リン、アルゴ
ン、ヒ素、クリプトン、インジウム、スズ、アンチモンおよびキセノンから選ばれた一種
以上を添加すればよい。なお、不純物を添加するためには、イオン注入法、イオンドーピ
ング法で行えばよい。好ましくはイオン注入法を用いればよい。このとき、加速電圧を５
ｋＶ以上１００ｋＶ以下とする。また、不純物の添加量は１×１０１４ｉｏｎｓ／ｃｍ２
以上１×１０１６ｉｏｎｓ／ｃｍ２以下とする。
【０６３２】
次に、側壁絶縁膜２６１０となる絶縁膜を成膜する。側壁絶縁膜２６１０となる絶縁膜は
、側壁絶縁膜２６１０として示した絶縁膜から選択し、スパッタリング法、ＣＶＤ法、Ｍ
ＢＥ法、ＡＬＤ法またはＰＬＤ法を用いて成膜すればよい。次に、側壁絶縁膜２６１０と
なる絶縁膜に対し異方性の高いエッチング処理を行うことにより、ゲート絶縁膜２６１２
およびゲート電極２６０４の側面に接する側壁絶縁膜２６１０を形成することができる（
図３７（Ａ）参照。）。
【０６３３】
次に、ゲート電極２６０４および側壁絶縁膜２６１０をマスクとし、半導体膜２６０６に
不純物を添加してもよい（第２の不純物添加ともいう。）。第２の不純物添加は、第１の
不純物添加の条件を参照すればよい。第１の不純物添加および第２の不純物添加を行うこ
とで、半導体膜２６０６に二種類の低抵抗領域を設けることができる。そのため、ドレイ
ン電極端での電界集中が緩和されやすく、ホットキャリア劣化の抑制効果が高い。また、
ソース電極端においてドレイン電極端からの電界の影響が小さくなり、ＤＩＢＬを抑制す
ることができる。なお、第１の不純物添加および第２の不純物添加は、いずれか一方のみ
を行うこととしてもよい。
【０６３４】
次に、第２４の加熱処理を行ってもよい。第２４の加熱処理は第１の加熱処理と同様の条
件から選択して行えばよい。第２４の加熱処理によって、半導体膜２６０６の不純物の添
加された領域を低抵抗領域とすることができる。また、半導体膜２６０６が酸化物半導体
膜であり、かつ下地絶縁膜２６０２が過剰酸素を含む絶縁膜であるとき、半導体膜２６０
６の欠陥（酸化物半導体膜の酸素欠損）を低減することもできる。
【０６３５】
次に、ソース電極２６１６ａおよびドレイン電極２６１６ｂとなる導電膜を成膜する。ソ
ース電極２６１６ａおよびドレイン電極２６１６ｂとなる導電膜は、ソース電極２６１６
ａおよびドレイン電極２６１６ｂとして示した導電膜から選択し、スパッタリング法、Ｃ
ＶＤ法、ＭＢＥ法、ＡＬＤ法またはＰＬＤ法を用いて成膜すればよい。
【０６３６】
次に、ソース電極２６１６ａおよびドレイン電極２６１６ｂとなる導電膜を加工し、ソー
ス電極２６１６ａおよびドレイン電極２６１６ｂを形成する（図３７（Ｂ）参照。）。
【０６３７】
次に、保護絶縁膜２６１８を成膜する。保護絶縁膜２６１８は、保護絶縁膜２６１８とし
て示した絶縁膜から選択し、スパッタリング法、ＣＶＤ法、ＭＢＥ法、ＡＬＤ法またはＰ
ＬＤ法を用いて成膜すればよい。
【０６３８】
次に、保護絶縁膜２６１８を加工し、ソース電極２６１６ａおよびドレイン電極２６１６
ｂを露出する開口部を形成する。
【０６３９】
次に、配線２６２４ａおよび配線２６２４ｂとなる導電膜を成膜する。配線２６２４ａお
よび配線２６２４ｂとなる導電膜は、配線２６２４ａおよび配線２６２４ｂとして示した
導電膜から選択し、スパッタリング法、ＣＶＤ法、ＭＢＥ法、ＡＬＤ法またはＰＬＤ法を
用いて成膜すればよい。
【０６４０】
次に、配線２６２４ａおよび配線２６２４ｂとなる導電膜を加工し、配線２６２４ａおよ
び配線２６２４ｂを形成する（図３７（Ｃ）参照。）。
【０６４１】
以上のようにして図２５に示したトランジスタを作製することができる。
【０６４２】
半導体膜２６０６が酸化物半導体膜であるとき、第２１乃至第２４の加熱処理を行うこと
で、安定した電気特性を有し、信頼性の高いトランジスタを提供することができる。また
、ゲート絶縁膜２６１２がトランジスタの電気特性を劣化させる不純物に対するバリア膜
としての機能を有する。従って、第２１乃至第２４の加熱処理によって、当該不純物の拡
散が生じた場合でも、電気特性の劣化を引き起こさないことができる。ただし、第２１乃
至第２４の加熱処理を全て行うことに限定されない。
【０６４３】
本実施の形態より、ゲート絶縁膜が不純物に対して高いバリア性を有し、かつ含まれる欠
陥が少ないため、安定した電気特性を有し、信頼性が高いトランジスタを提供することが
できる。
【０６４４】
本実施の形態は、他の実施の形態の一部または全部について、変更、追加、修正、削除、
応用、上位概念化、又は、下位概念化したものに相当する。したがって、本実施の形態の
一部または全部について、他の実施の形態の一部または全部と自由に組み合わせることや
、適用することや、置き換えて実施することができる。
【０６４５】
（実施の形態５）
本実施の形態では、先の実施の形態に示したトランジスタにおいて、半導体膜として酸化
物半導体膜を用いたトランジスタを適用した半導体装置について説明する。
【０６４６】
先の実施の形態に示したトランジスタにおいて、半導体膜として酸化物半導体膜を用いる
と、オフ電流を極めて小さくすることができる。即ち、当該トランジスタを介した電荷の
リークが起こりにくい電気特性を有する。
【０６４７】
以下では、このような電気特性を有するトランジスタを適用した、既知の記憶素子を有す
る半導体装置と比べ、機能的に優れた記憶素子を有する半導体装置について説明する。
【０６４８】
まず、半導体装置について、図３８を用いて具体的に示す。なお、図３８（Ａ）は半導体
装置のメモリセルアレイを示す回路図である。図３８（Ｂ）はメモリセルの回路図である
。また、図３８（Ｃ）は、図３８（Ｂ）に示すメモリセルに相当する断面構造の一例であ
る。また、図３８（Ｄ）は図３８（Ｂ）に示すメモリセルの電気特性を示す図である。
【０６４９】
図３８（Ａ）に示すメモリセルアレイは、メモリセル５５６と、ビット線５５３と、ワー
ド線５５４と、容量線５５５と、センスアンプ５５８と、をそれぞれ複数有する。
【０６５０】
なお、ビット線５５３およびワード線５５４がグリッド状に設けられ、各メモリセル５５
６はビット線５５３およびワード線５５４の交点に付き一つずつ配置される。ビット線５
５３はセンスアンプ５５８と接続される。センスアンプ５５８は、ビット線５５３の電位
をデータとして読み出す機能を有する。
【０６５１】
図３８（Ｂ）より、メモリセル５５６は、トランジスタ５５１と、キャパシタ５５２と、
を有する。また、トランジスタ５５１のゲートはワード線５５４と電気的に接続される。
トランジスタ５５１のソースはビット線５５３と電気的に接続される。トランジスタ５５
１のドレインはキャパシタ５５２の一端と電気的に接続される。キャパシタ５５２の他端
は容量線５５５に電気的に接続される。
【０６５２】
図３８（Ｃ）は、メモリセルの断面構造の一例である。図３８（Ｃ）は、トランジスタ５
５１と、トランジスタ５５１に接続される配線５２４ａおよび配線５２４ｂと、トランジ
スタ５５１、配線５２４ａおよび配線５２４ｂ上に設けられた絶縁膜５２０と、絶縁膜５
２０上に設けられたキャパシタ５５２と、を有する半導体装置の断面図である。
【０６５３】
なお、図３８（Ｃ）では、トランジスタ５５１に図５で示したトランジスタを適用してい
る。そのため、トランジスタ５５１の各構成のうち、以下で特に説明しないものについて
は、先の実施の形態での説明を参照する。以下は、トランジスタ５５１の半導体膜５０６
として、酸化物半導体膜を用いた場合について説明する。
【０６５４】
なお、図３９では、トランジスタ５５１に図２４で示したトランジスタを適用している。
そのため、トランジスタ５５１の各構成のうち、以下で特に説明しないものについては、
先の実施の形態での説明を参照する。以下は、トランジスタ５５１の半導体膜２５０６と
して、酸化物半導体膜を用いた場合について説明する。ただし、トランジスタ５５１に適
用できるトランジスタは、図５で示したトランジスタおよび図２４で示したトランジスタ
のみに限定されるものではない。
【０６５５】
絶縁膜５２０は、保護絶縁膜５１８と同様の方法および同様の絶縁膜を用いて設ければよ
い。または、絶縁膜５２０として、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、シリ
コーン樹脂などの樹脂膜を用いても構わない。
【０６５６】
キャパシタ５５２は、配線５２４ｂと接する電極５２６と、電極５２６と重畳する電極５
２８と、電極５２６および電極５２８に挟まれた絶縁膜５２２と、を有する。
【０６５７】
電極５２６は、Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｙ、Ｚｒ、Ｍｏ、Ａｇ、Ｔａおよ
びＷを一種以上含む、単体、窒化物、酸化物または合金を、単層で、または積層で用いれ
ばよい。
【０６５８】
電極５２８は、Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｙ、Ｚｒ、Ｍｏ、Ａｇ、Ｔａおよ
びＷを一種以上含む、単体、窒化物、酸化物または合金を、単層で、または積層で用いれ
ばよい。
【０６５９】
絶縁膜５２２は、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化シリコン、酸化窒化シリコ
ン、窒化酸化シリコン、窒化シリコン、酸化ゲルマニウム、酸化イットリウム、酸化ジル
コニウム、酸化ランタン、酸化ネオジム、酸化ハフニウムおよび酸化タンタルから一種以
上を含む絶縁膜を、単層で、または積層で用いればよい。
【０６６０】
なお、図３８（Ｃ）では、トランジスタ５５１とキャパシタ５５２とが、異なる層に設け
られた例を示すが、これに限定されない。例えば、トランジスタ５５１およびキャパシタ
５５２を同一層に設けても構わない。このような構造とすることで、メモリセルの上に同
様の構成のメモリセルを重畳させることができる。メモリセルを何層も重畳させることで
、メモリセル１つ分の面積に複数のメモリセルを集積化することができる。よって、半導
体装置の集積度を高めることができる。
【０６６１】
ここで、図３８（Ｃ）における配線５２４ａは図３８（Ｂ）におけるビット線５５３と電
気的に接続される。また、図３８（Ｃ）におけるゲート電極５０４は図３８（Ｂ）におけ
るワード線５５４と電気的に接続される。また、図３８（Ｃ）における電極５２８は図３
８（Ｂ）における容量線５５５と電気的に接続される。
【０６６２】
図３８（Ｄ）に示すように、キャパシタ５５２に保持された電圧は、トランジスタ５５１
のリークによって時間が経つと徐々に低減していく。当初Ｖ０からＶ１まで充電された電
圧は、時間が経過するとｄａｔａ１を読み出す限界点であるＶＡまで低減する。この期間
を保持期間Ｔ＿１とする。即ち、２値メモリセルの場合、保持期間Ｔ＿１の間にリフレッ
シュをする必要がある。
【０６６３】
例えば、トランジスタ５５１のオフ電流が十分小さくない場合、キャパシタ５５２に保持
された電圧の時間変化が大きいため、保持期間Ｔ＿１が短くなる。従って、頻繁にリフレ
ッシュをする必要がある。リフレッシュの頻度が高まると、半導体装置の消費電力が高ま
ってしまう。
【０６６４】
本実施の形態では、トランジスタ５５１のオフ電流が極めて小さいため、保持期間Ｔ＿１
を極めて長くすることができる。即ち、リフレッシュの頻度を少なくすることが可能とな
るため、消費電力を低減することができる。例えば、オフ電流が１×１０−２１Ａから１
×１０−２５Ａであるトランジスタ５５１でメモリセルを構成すると、電力を供給せずに
数日間から数十年間に渡ってデータを保持することが可能となる。
【０６６５】
以上のように、本発明の一態様によって、集積度が高く、消費電力の小さい半導体装置を
得ることができる。
【０６６６】
次に、図３８とは異なる半導体装置について、図４０を用いて説明する。なお、図４０（
Ａ）は半導体装置を構成するメモリセルおよび配線を含む回路図である。また、図４０（
Ｂ）は図４０（Ａ）に示すメモリセルの電気特性を示す図である。また、図４０（Ｃ）は
、図４０（Ａ）に示すメモリセルに相当する断面図の一例である。
【０６６７】
図４０（Ａ）より、メモリセルは、トランジスタ６７１と、トランジスタ６７２と、キャ
パシタ６７３とを有する。ここで、トランジスタ６７１のゲートはワード線６７６と電気
的に接続される。トランジスタ６７１のソースはソース線６７４と電気的に接続される。
トランジスタ６７１のドレインはトランジスタ６７２のゲートおよびキャパシタ６７３の
一端と電気的に接続され、この部分をノード６７９とする。トランジスタ６７２のソース
はソース線６７５と電気的に接続される。トランジスタ６７２のドレインはドレイン線６
７７と電気的に接続される。キャパシタ６７３の他端は容量線６７８と電気的に接続され
る。
【０６６８】
なお、図４０に示す半導体装置は、ノード６７９の電位に応じて、トランジスタ６７２の
見かけ上のしきい値電圧が変動することを利用したものである。例えば、図４０（Ｂ）は
容量線６７８の電圧ＶＣＬと、トランジスタ６７２を流れるドレイン電流Ｉｄ＿２との関
係を説明する図である。
【０６６９】
なお、トランジスタ６７１を介してノード６７９の電位を調整することができる。例えば
、ソース線６７４の電位を電源電位ＶＤＤとする。このとき、ワード線６７６の電位をト
ランジスタ６７１のしきい値電圧Ｖｔｈに電源電位ＶＤＤを加えた電位以上とすることで
、ノード６７９の電位をＨＩＧＨにすることができる。また、ワード線６７６の電位をト
ランジスタ６７１のしきい値電圧Ｖｔｈ以下とすることで、ノード６７９の電位をＬＯＷ
にすることができる。
【０６７０】
そのため、トランジスタ６７２は、ＬＯＷで示したＶＣＬ−Ｉｄ＿２カーブと、ＨＩＧＨ
で示したＶＣＬ−Ｉｄ＿２カーブのいずれかの電気特性となる。即ち、ＬＯＷでは、ＶＣ
Ｌ＝０ＶにてＩｄ＿２が小さいため、データ０となる。また、ＨＩＧＨでは、ＶＣＬ＝０
ＶにてＩｄ＿２が大きいため、データ１となる。このようにして、データを記憶すること
ができる。
【０６７１】
図４０（Ｃ）は、メモリセルの断面構造の一例である。図４０（Ｃ）は、トランジスタ６
７２と、トランジスタ６７２上に設けられた絶縁膜６６８と、絶縁膜６６８上に設けられ
たトランジスタ６７１と、トランジスタ６７１に接続される配線６２４ａおよび配線６２
４ｂと、トランジスタ６７１、配線６２４ａおよび配線６２４ｂ上に設けられた絶縁膜６
２０と、絶縁膜６２０上に設けられたキャパシタ６７３と、を有する半導体装置の断面図
である。
【０６７２】
絶縁膜６２０は、保護絶縁膜１１８の記載を参照する。または、絶縁膜６２０として、ポ
リイミド樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂などの樹脂膜を用いても構
わない。
【０６７３】
なお、図４０（Ｃ）では、トランジスタ６７１に図６で示したトランジスタを適用してい
る。そのため、トランジスタ６７１の各構成のうち、以下で特に説明しないものについて
は、先の実施の形態の説明を参照する。以下は、トランジスタ６７１の半導体膜６０６と
して、酸化物半導体膜を用いた場合について説明する。
【０６７４】
なお、図４１では、トランジスタ６７１に図２５で示したトランジスタを適用している。
そのため、トランジスタ６７１の各構成のうち、以下で特に説明しないものについては、
先の実施の形態の説明を参照する。以下は、トランジスタ６７１の半導体膜２６０６とし
て、酸化物半導体膜を用いた場合について説明する。ただし、トランジスタ６７１に適用
できるトランジスタは、図６で示したトランジスタおよび図２５で示したトランジスタの
みに限定されるものではない。
【０６７５】
なお、本実施の形態では、トランジスタ６７２として、結晶性シリコンを用いたトランジ
スタを適用した場合について説明する。ただし、トランジスタ６７２に、先の実施の形態
で示したトランジスタを適用しても構わない。
【０６７６】
結晶性シリコンを用いたトランジスタは、酸化物半導体膜を用いたトランジスタと比べて
、オン特性を高めやすい利点を有する。従って、高いオン特性の求められるトランジスタ
６７２に好適といえる。
【０６７７】
ここで、トランジスタ６７２は、基板６５０上に設けられた下地絶縁膜６５２と、下地絶
縁膜６５２上に設けられた、結晶シリコン膜６５６と、結晶シリコン膜６５６上に設けら
れたゲート絶縁膜６６２と、ゲート絶縁膜６６２上にあり、結晶シリコン膜６５６と重畳
して設けられたゲート電極６５４と、ゲート電極６５４の側壁に接して設けられた側壁絶
縁膜６６０と、を有する。
【０６７８】
基板６５０は、基板１００の記載を参照する。
【０６７９】
下地絶縁膜６５２は、下地絶縁膜３０２の記載を参照する。
【０６８０】
結晶シリコン膜６５６は、単結晶シリコン膜、多結晶シリコン膜などのシリコン膜を用い
ればよい。
【０６８１】
なお、本実施の形態ではトランジスタ６７２に結晶シリコン膜を用いているが、基板６５
０がシリコンウェハなどの半導体基板の場合、半導体基板内にチャネル領域、ソース領域
およびドレイン領域が設けられたものをトランジスタ６７２としても構わない。
【０６８２】
ゲート絶縁膜６６２は、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化シリコン、酸化窒化
シリコン、窒化酸化シリコン、窒化シリコン、酸化ゲルマニウム、酸化イットリウム、酸
化ジルコニウム、酸化ランタン、酸化ネオジム、酸化ハフニウムおよび酸化タンタルから
一種以上を含む絶縁膜を、単層で、または積層で用いればよい。
【０６８３】
ゲート電極６５４は、ゲート電極１０４の記載を参照する。
【０６８４】
側壁絶縁膜６６０は、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化シリコン、酸化窒化シ
リコン、窒化酸化シリコン、窒化シリコン、酸化ゲルマニウム、酸化イットリウム、酸化
ジルコニウム、酸化ランタン、酸化ネオジム、酸化ハフニウムおよび酸化タンタルから一
種以上を含む絶縁膜を、単層で、または積層で用いればよい。
【０６８５】
絶縁膜６６８は、保護絶縁膜１１８の記載を参照する。または、絶縁膜６６８として、ポ
リイミド樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂などの樹脂膜を用いても構
わない。
【０６８６】
絶縁膜６６８および下地絶縁膜６０２は、トランジスタ６７２のゲート電極６５４に達す
る開口部を有する。トランジスタ６７１のドレイン電極６１６ｂは、当該開口部を介して
トランジスタ６７２のゲート電極６５４と接する。
【０６８７】
キャパシタ６７３は、配線６２４ｂ接する電極６２６と、電極６２６と重畳する電極６２
８と、電極６２６および電極６２８に挟まれた絶縁膜６２２と、を有する。
【０６８８】
電極６２６は、電極５２６の記載を参照する。
【０６８９】
電極６２８は、電極５２８の記載を参照する。
【０６９０】
ここで、図４０（Ｃ）における配線６２４ａは図４０（Ａ）におけるソース線６７４と電
気的に接続される。また、図４０（Ｃ）におけるゲート電極６０４は図４０（Ａ）におけ
るワード線６７６と電気的に接続される。また、図４０（Ｃ）における電極６２８は図４
０（Ａ）における容量線６７８と電気的に接続される。
【０６９１】
なお、図４０（Ｃ）では、トランジスタ６７１とキャパシタ６７３とが、異なる層に設け
られた例を示すが、これに限定されない。例えば、トランジスタ６７１およびキャパシタ
６７３を同一層に設けても構わない。このような構造とすることで、メモリセルの上に同
様の構成のメモリセルを重畳させることができる。メモリセルを何層も重畳させることで
、メモリセル１つ分の面積に複数のメモリセルを集積化することができる。よって、半導
体装置の集積度を高めることができる。
【０６９２】
ここで、トランジスタ６７１として、先の実施の形態で示した酸化物半導体膜を用いたト
ランジスタを適用すると、当該トランジスタは極めてオフ電流が小さいため、ノード６７
９に保持された電荷がトランジスタ６７１を介してリークすることを抑制できる。そのた
め、長期間に渡ってデータを保持することができる。また、フラッシュメモリと比較して
、書き込み時に高い電圧が不要であるため、消費電力を小さく、動作速度を速くすること
ができる。
【０６９３】
以上のように、本発明の一態様によって、集積度が高く、消費電力の小さい半導体装置を
得ることができる。
【０６９４】
本実施の形態は、他の実施の形態の一部または全部について、変更、追加、修正、削除、
応用、上位概念化、又は、下位概念化したものに相当する。したがって、本実施の形態の
一部または全部について、他の実施の形態の一部または全部と自由に組み合わせることや
、適用することや、置き換えて実施することができる。
【０６９５】
（実施の形態６）
先の実施の形態に示したトランジスタまたは半導体装置を少なくとも一部に用いてＣＰＵ
（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）を構成することができる。
【０６９６】
図４２（Ａ）は、ＣＰＵの具体的な構成を示すブロック図である。図４２（Ａ）に示すＣ
ＰＵは、基板１１９０上に、演算論理装置（ＡＬＵ：Ａｒｉｔｈｍｅｔｉｃ  ｌｏｇｉｃ
ｕｎｉｔ）１１９１、ＡＬＵコントローラ１１９２、インストラクションデコーダ１１
９３、インタラプトコントローラ１１９４、タイミングコントローラ１１９５、レジスタ
１１９６、レジスタコントローラ１１９７、バスインターフェース（Ｂｕｓ  Ｉ／Ｆ）１
１９８、書き換え可能なＲＯＭ１１９９、およびＲＯＭインターフェース（ＲＯＭ  Ｉ／
Ｆ）１１８９を有している。基板１１９０は、半導体基板、ＳＯＩ基板、ガラス基板など
を用いる。ＲＯＭ１１９９およびＲＯＭインターフェース１１８９は、別チップに設けて
もよい。もちろん、図４２（Ａ）に示すＣＰＵは、その構成を簡略化して示した一例にす
ぎず、実際のＣＰＵはその用途によって多種多様な構成を有している。
【０６９７】
バスインターフェース１１９８を介してＣＰＵに入力された命令は、インストラクション
デコーダ１１９３に入力され、デコードされた後、ＡＬＵコントローラ１１９２、インタ
ラプトコントローラ１１９４、レジスタコントローラ１１９７、タイミングコントローラ
１１９５に入力される。
【０６９８】
ＡＬＵコントローラ１１９２、インタラプトコントローラ１１９４、レジスタコントロー
ラ１１９７、タイミングコントローラ１１９５は、デコードされた命令に基づき、各種制
御を行う。具体的にＡＬＵコントローラ１１９２は、ＡＬＵ１１９１の動作を制御するた
めの信号を生成する。また、インタラプトコントローラ１１９４は、ＣＰＵのプログラム
実行中に、外部の入出力装置や、周辺回路からの割り込み要求を、その優先度やマスク状
態から判断し、処理する。レジスタコントローラ１１９７は、レジスタ１１９６のアドレ
スを生成し、ＣＰＵの状態に応じてレジスタ１１９６の読み出しや書き込みを行う。
【０６９９】
また、タイミングコントローラ１１９５は、ＡＬＵ１１９１、ＡＬＵコントローラ１１９
２、インストラクションデコーダ１１９３、インタラプトコントローラ１１９４、および
レジスタコントローラ１１９７の動作のタイミングを制御する信号を生成する。例えばタ
イミングコントローラ１１９５は、基準クロック信号ＣＬＫ１を元に、内部クロック信号
ＣＬＫ２を生成する内部クロック生成部を備えており、クロック信号ＣＬＫ２を上記各種
回路に供給する。
【０７００】
図４２（Ａ）に示すＣＰＵでは、レジスタ１１９６に、記憶素子が設けられている。レジ
スタ１１９６には、先の実施の形態に示した半導体装置を用いることができる。
【０７０１】
図４２（Ａ）に示すＣＰＵにおいて、レジスタコントローラ１１９７は、ＡＬＵ１１９１
からの指示に従い、レジスタ１１９６における保持動作を行う。即ち、レジスタ１１９６
が有する記憶素子において、フリップフロップによるデータの保持を行うか、キャパシタ
によるデータの保持を行う。フリップフロップによってデータが保持されている場合、レ
ジスタ１１９６内の記憶素子への、電源電圧の供給が行われる。キャパシタによってデー
タが保持されている場合、キャパシタへのデータの書き換えが行われ、レジスタ１１９６
内の記憶素子への電源電圧の供給を停止することができる。
【０７０２】
電源停止に関しては、図４２（Ｂ）または図４２（Ｃ）に示すように、記憶素子群と、電
源電位ＶＤＤまたは電源電位ＶＳＳの与えられているノード間に、スイッチング素子を設
けることにより行うことができる。以下に図４２（Ｂ）および図４２（Ｃ）の回路の説明
を行う。
【０７０３】
図４２（Ｂ）および図４２（Ｃ）では、記憶素子への電源電位の供給を制御するスイッチ
ング素子に先の実施の形態で示したトランジスタを用いた構成の一例を示す。
【０７０４】
図４２（Ｂ）に示す記憶装置は、スイッチング素子１１４１と、記憶素子１１４２を複数
有する記憶素子群１１４３とを有している。具体的に、それぞれの記憶素子１１４２には
、先の実施の形態で示した半導体装置を用いることができる。記憶素子群１１４３が有す
るそれぞれの記憶素子１１４２には、スイッチング素子１１４１を介して、ハイレベルの
電源電位ＶＤＤが供給されている。さらに、記憶素子群１１４３が有するそれぞれの記憶
素子１１４２には、信号ＩＮの電位と、ローレベルの電源電位ＶＳＳの電位が与えられて
いる。
【０７０５】
図４２（Ｂ）では、スイッチング素子１１４１として、先の実施の形態で示したトランジ
スタを用いている。当該トランジスタの半導体膜として酸化物半導体膜を用いることで、
オフ電流の極めて小さいトランジスタとすることができる。当該トランジスタは、そのゲ
ートに与えられる信号ＳｉｇＡによりスイッチングが制御される。
【０７０６】
なお、図４２（Ｂ）では、スイッチング素子１１４１がトランジスタを一つだけ有する構
成を示しているが、これに限定されず、トランジスタを複数有していてもよい。スイッチ
ング素子１１４１が、スイッチング素子として機能するトランジスタを複数有している場
合、上記複数のトランジスタは並列に接続されていてもよいし、直列に接続されていても
よいし、直列と並列が組み合わされて接続されていてもよい。
【０７０７】
また、図４２（Ｃ）には、記憶素子群１１４３が有するそれぞれの記憶素子１１４２に、
スイッチング素子１１４１を介して、ローレベルの電源電位ＶＳＳが供給されている、記
憶装置の一例を示す。スイッチング素子１１４１により、記憶素子群１１４３が有するそ
れぞれの記憶素子１１４２への、ローレベルの電源電位ＶＳＳの供給を制御することがで
きる。
【０７０８】
記憶素子群と、電源電位ＶＤＤまたは電源電位ＶＳＳの与えられているノード間に、スイ
ッチング素子を設け、一時的にＣＰＵの動作を停止し、電源電圧の供給を停止した場合に
おいてもデータを保持することが可能であり、消費電力の低減を行うことができる。例え
ば、パーソナルコンピュータのユーザーが、キーボードなどの入力装置への情報の入力を
停止している間でも、ＣＰＵの動作を停止することができ、それにより消費電力を低減す
ることができる。
【０７０９】
ここでは、ＣＰＵを例に挙げて説明したが、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐ
ｒｏｃｅｓｓｏｒ）、カスタムＬＳＩ、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌ
ｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）などのＬＳＩにも応用可能である。
【０７１０】
本実施の形態は、他の実施の形態の一部または全部について、変更、追加、修正、削除、
応用、上位概念化、又は、下位概念化したものに相当する。したがって、本実施の形態の
一部または全部について、他の実施の形態の一部または全部と自由に組み合わせることや
、適用することや、置き換えて実施することができる。
【０７１１】
（実施の形態７）
本実施の形態では、先の実施の形態で示したトランジスタを適用した表示装置について説
明する。
【０７１２】
表示装置に設けられる表示素子としては液晶素子（液晶表示素子ともいう。）、発光素子
（発光表示素子ともいう。）などを用いることができる。発光素子は、電流または電圧に
よって輝度が制御される素子をその範疇に含んでおり、具体的には無機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔ
ｒｏ  Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）、有機ＥＬなどを含む。また、電子インクなど、電気
的作用によりコントラストが変化する表示媒体も表示素子として適用することができる。
本実施の形態では、表示装置の一例としてＥＬ素子を用いた表示装置および液晶素子を用
いた表示装置について説明する。
【０７１３】
なお、本実施の形態における表示装置は、表示素子が封止された状態にあるパネルと、該
パネルにコントローラを含むＩＣなどを実装した状態にあるモジュールとを含む。
【０７１４】
また、本実施の形態における表示装置は画像表示デバイス、表示デバイス、もしくは光源
（照明装置含む）を指す。また、コネクター、例えばＦＰＣ、ＴＣＰが取り付けられたモ
ジュール、ＴＣＰの先にプリント配線板が設けられたモジュールまたは表示素子にＣＯＧ
方式によりＩＣ（集積回路）が直接実装されたモジュールも全て表示装置に含むものとす
る。
【０７１５】
図４３（Ａ）は、ＥＬ素子を用いた表示装置の回路図の一例である。
【０７１６】
図４３（Ａ）に示す表示装置は、スイッチ素子７４３と、トランジスタ７４１と、キャパ
シタ７４２と、発光素子７１９と、を有する。
【０７１７】
トランジスタ７４１のゲートはスイッチ素子７４３の一端およびキャパシタ７４２の一端
と電気的に接続される。トランジスタ７４１のソースは発光素子７１９の一端と電気的に
接続される。トランジスタ７４１のドレインはキャパシタ７４２の他端と電気的に接続さ
れ、電源電位ＶＤＤが与えられる。スイッチ素子７４３の他端は信号線７４４と電気的に
接続される。発光素子７１９の他端は定電位が与えられる。なお、定電位は接地電位ＧＮ
Ｄまたはそれより小さい電位とする。
【０７１８】
なお、トランジスタ７４１は、先の実施の形態で示したトランジスタを用いる。当該トラ
ンジスタは、安定した電気特性を有し、信頼性が高い。そのため、表示品位の安定した表
示装置とすることができる。
【０７１９】
スイッチ素子７４３としては、トランジスタを用いると好ましい。トランジスタを用いる
ことで、画素の面積を小さくでき、解像度の高い表示装置とすることができる。また、ス
イッチ素子７４３として、先の実施の形態で示したトランジスタを用いてもよい。スイッ
チ素子７４３として先の実施の形態で示したトランジスタを用いることで、トランジスタ
７４１と同一工程によってスイッチ素子７４３を作製することができ、表示装置の生産性
を高めることができる。
【０７２０】
図４３（Ｂ）に、トランジスタ７４１、キャパシタ７４２および発光素子７１９を含めた
画素の断面の一部を示す。
【０７２１】
なお、図４３（Ｂ）は、トランジスタ７４１とキャパシタ７４２とが、同一平面に設けら
れた例を示す。このような構造とすることで、キャパシタ７４２をトランジスタ７４１の
ゲート電極、ゲート絶縁膜およびソース電極（ドレイン電極）と同一層かつ同一導電膜を
用いて作製することができる。このように、トランジスタ７４１とキャパシタ７４２とを
同一平面に設けることにより、表示装置の作製工程を短縮化し、生産性を高めることがで
きる。
【０７２２】
図４３（Ｂ）では、トランジスタ７４１として、図１に示したトランジスタを適用した例
を示す。そのため、トランジスタ７４１の各構成のうち、以下で特に説明しないものにつ
いては、先の実施の形態の説明を参照する。
【０７２３】
また、図４４では、トランジスタ７４１として、図２０に示したトランジスタを適用した
例を示す。そのため、トランジスタ７４１の各構成のうち、以下で特に説明しないものに
ついては、先の実施の形態の説明を参照する。ただし、トランジスタ７４１に適用できる
トランジスタは、図１で示したトランジスタおよび図２０で示したトランジスタのみに限
定されるものではない。
【０７２４】
トランジスタ７４１およびキャパシタ７４２上には、絶縁膜７２０が設けられる。
【０７２５】
ここで、絶縁膜７２０および保護絶縁膜１１８には、トランジスタ７４１のソース電極１
１６ａに達する開口部が設けられる。
【０７２６】
絶縁膜７２０上には、電極７８１が設けられる。電極７８１は、保護絶縁膜１１８、結晶
性絶縁膜１３６、酸化アルミニウム膜１３８および絶縁膜７２０、に設けられた開口部を
介してトランジスタ７４１のソース電極１１６ａと接する。
【０７２７】
電極７８１上には、電極７８１に達する開口部を有する隔壁７８４が設けられる。
【０７２８】
隔壁７８４上には、隔壁７８４に設けられた開口部で電極７８１と接する発光層７８２が
設けられる。
【０７２９】
発光層７８２上には、電極７８３が設けられる。
【０７３０】
電極７８１、発光層７８２および電極７８３の重畳する領域が、発光素子７１９となる。
【０７３１】
なお、絶縁膜７２０は、保護絶縁膜１１８の記載を参照する。または、絶縁膜７２０とし
て、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂などの樹脂膜を用い
ても構わない。
【０７３２】
発光層７８２は、一層に限定されず、複数種の発光材料などを積層して設けてもよい。例
えば、図４３（Ｃ）に示すような構造とすればよい。図４３（Ｃ）は、中間層７８５ａ、
発光層７８６ａ、中間層７８５ｂ、発光層７８６ｂ、中間層７８５ｃ、発光層７８６ｃお
よび中間層７８５ｄの順番で積層した構造である。このとき、発光層７８６ａ、発光層７
８６ｂおよび発光層７８６ｃに適切な発光色の材料を用いると演色性の高い、または発光
効率の高い、発光素子７１９を形成することができる。
【０７３３】
発光材料を複数種積層して設けることで、白色光を得てもよい。図４３（Ｂ）には示さな
いが、白色光を着色層を介して取り出す構造としても構わない。
【０７３４】
ここでは発光層を３層および中間層を４層設けた構造を示しているが、これに限定される
ものではなく、適宜発光層の数および中間層の数を変更することができる。例えば、中間
層７８５ａ、発光層７８６ａ、中間層７８５ｂ、発光層７８６ｂおよび中間層７８５ｃの
みで構成することもできる。また、中間層７８５ａ、発光層７８６ａ、中間層７８５ｂ、
発光層７８６ｂ、発光層７８６ｃおよび中間層７８５ｄで構成し、中間層７８５ｃを省い
た構造としても構わない。
【０７３５】
また、中間層は、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層および電子注入層などを積層構造
で用いることができる。なお、中間層は、これらの層を全て備えなくてもよい。これらの
層は適宜選択して設ければよい。なお、同様の機能を有する層を重複して設けてもよい。
また、中間層としてキャリア発生層のほか、電子リレー層などを適宜加えてもよい。
【０７３６】
電極７８１は、可視光透過性を有する導電膜を用いればよい。可視光透過性を有するとは
、可視光領域（例えば４００ｎｍ〜８００ｎｍの波長範囲）における平均の透過率が７０
％以上、特に８０％以上であることをいう。
【０７３７】
電極７８１としては、例えば、Ｉｎ−Ｚｎ−Ｗ酸化物膜、Ｉｎ−Ｓｎ酸化物膜、Ｉｎ−Ｚ
ｎ酸化物膜、Ｉｎ酸化物膜、Ｚｎ酸化物膜およびＳｎ酸化物膜などの酸化物膜を用いれば
よい。また、前述の酸化物膜は、Ａｌ、Ｇａ、Ｓｂ、Ｆなどが微量添加されてもよい。ま
た、光を透過する程度の金属薄膜（好ましくは、５ｎｍ〜３０ｎｍ程度）を用いることも
できる。例えば５ｎｍの膜厚を有するＡｇ膜、Ｍｇ膜またはＡｇ−Ｍｇ合金膜を用いても
よい。
【０７３８】
または、電極７８１は、可視光を効率よく反射する膜が好ましい。電極７８１は、例えば
、リチウム、アルミニウム、チタン、マグネシウム、ランタン、銀、シリコンまたはニッ
ケルを含む膜を用いればよい。
【０７３９】
電極７８３は、電極７８１として示した膜から選択して用いることができる。ただし、電
極７８１が可視光透過性を有する場合は、電極７８３が可視光を効率よく反射すると好ま
しい。また、電極７８１が可視光を効率よく反射する場合は、電極７８３が可視光透過性
を有すると好ましい。
【０７４０】
なお、電極７８１および電極７８３を図４３（Ｂ）に示す構造で設けているが、電極７８
１と電極７８３を入れ替えても構わない。アノードとして機能する電極には、仕事関数の
大きい導電膜を用いることが好ましく、カソードとして機能する電極には仕事関数の小さ
い導電膜を用いることが好ましい。ただし、アノードと接してキャリア発生層を設ける場
合には、仕事関数を考慮せずに様々な導電膜を陽極に用いることができる。
【０７４１】
隔壁７８４は、保護絶縁膜１１８の記載を参照する。または、隔壁７８４として、ポリイ
ミド樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂などの樹脂膜を用いても構わな
い。
【０７４２】
発光素子７１９と接続するトランジスタ７４１は、安定した電気特性を有し、信頼性が高
い。そのため、表示品位の安定した表示装置を提供することができる。
【０７４３】
次に、液晶素子を用いた表示装置について説明する。
【０７４４】
図４５（Ａ）は、液晶素子を用いた表示装置の画素の構成例を示す回路図である。図４５
（Ａ）に示す画素７５０は、トランジスタ７５１と、キャパシタ７５２と、一対の電極間
に液晶の充填された素子（以下液晶素子ともいう）７５３とを有する。
【０７４５】
トランジスタ７５１では、ソースおよびドレインの一方が信号線７５５に電気的に接続さ
れ、ゲートが走査線７５４に電気的に接続されている。
【０７４６】
キャパシタ７５２では、一方の電極がトランジスタ７５１のソースおよびドレインの他方
に電気的に接続され、他方の電極が共通電位を供給する配線に電気的に接続されている。
【０７４７】
液晶素子７５３では、一方の電極がトランジスタ７５１のソースおよびドレインの他方に
電気的に接続され、他方の電極が共通電位を供給する配線に電気的に接続されている。な
お、上述のキャパシタ７５２の他方の電極が電気的に接続する配線に与えられる共通電位
と、液晶素子７５３の他方の電極が電気的に接続する配線に与えられる共通電位とが異な
る電位であってもよい。
【０７４８】
図４５（Ｂ）に、画素７５０の断面の一部を示す。
【０７４９】
図４５（Ｂ）には、トランジスタ７５１とキャパシタ７５２とが、同一平面に設けられた
例を示す。このような構造とすることで、キャパシタ７５２をトランジスタ７５１のゲー
ト電極、ゲート絶縁膜およびソース電極（ドレイン電極）と同一層かつ同一導電膜を用い
て作製することができる。このように、トランジスタ７５１とキャパシタ７５２とを同一
平面に設けることにより、表示装置の作製工程を短縮化し、生産性を高めることができる
。
【０７５０】
トランジスタ７５１としては、先の実施の形態で示したトランジスタを適用することがで
きる。図４５（Ｂ）においては、図１に示したトランジスタを適用した例を示す。そのた
め、トランジスタ７５１の各構成のうち、以下で特に説明しないものについては、先の実
施の形態の説明を参照する。
【０７５１】
また、図４６では、トランジスタ７５１として、図２０に示したトランジスタを適用した
例を示す。そのため、トランジスタ７５１の各構成のうち、以下で特に説明しないものに
ついては、先の実施の形態の説明を参照する。ただし、トランジスタ７５１に適用できる
トランジスタは、図１で示したトランジスタおよび図２０で示したトランジスタのみに限
定されるものではない。
【０７５２】
なお、トランジスタ７５１の半導体膜１０６として酸化物半導体膜を用いた場合、トラン
ジスタ７５１は極めてオフ電流の小さいトランジスタとすることができる。従って、キャ
パシタ７５２に保持された電荷がリークしにくく、長期間に渡って液晶素子７５３に印加
される電圧を維持することができる。そのため、動きの少ない動画や静止画の表示の際に
、トランジスタ７５１をオフ状態とすることで、トランジスタ７５１の動作のための電圧
が不要となり、消費電力の小さい表示装置とすることができる。
【０７５３】
トランジスタ７５１およびキャパシタ７５２上には、絶縁膜７２１が設けられる。
【０７５４】
ここで、保護絶縁膜１１８、結晶性絶縁膜１３６、酸化アルミニウム膜１３８および絶縁
膜７２１には、トランジスタ７５１のドレイン電極１１６ｂに達する開口部が設けられる
。
【０７５５】
絶縁膜７２１上には、電極７９１が設けられる。電極７９１は、絶縁膜７２１、酸化アル
ミニウム膜１３８、結晶性絶縁膜１３６および保護絶縁膜１１８に設けられた開口部を介
してトランジスタ７５１のドレイン電極１１６ｂと接する。
【０７５６】
電極７９１上には、配向膜として機能する絶縁膜７９２が設けられる。
【０７５７】
絶縁膜７９２上には、液晶層７９３が設けられる。
【０７５８】
液晶層７９３上には、配向膜として機能する絶縁膜７９４が設けられる。
【０７５９】
絶縁膜７９４上には、スペーサ７９５が設けられる。
【０７６０】
スペーサ７９５および絶縁膜７９４上には、電極７９６が設けられる。
【０７６１】
電極７９６上には、基板７９７が設けられる。
【０７６２】
なお、絶縁膜７２１は、保護絶縁膜１１８の記載を参照する。または、絶縁膜７２１とし
て、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂などの樹脂膜を用い
ても構わない。
【０７６３】
液晶層７９３は、サーモトロピック液晶、低分子液晶、高分子液晶、高分子分散型液晶、
強誘電性液晶、反強誘電性液晶などを用いればよい。これらの液晶は、条件により、コレ
ステリック相、スメクチック相、キュービック相、カイラルネマチック相、等方相などを
示す。
【０７６４】
なお、液晶層７９３として、ブルー相を示す液晶を用いてもよい。その場合、配向膜とし
て機能する絶縁膜７９２および絶縁膜７９４を設けない構成とすればよい。
【０７６５】
電極７９１は、可視光透過性を有する導電膜を用いればよい。
【０７６６】
電極７９１としては、例えば、Ｉｎ−Ｚｎ−Ｗ酸化物膜、Ｉｎ−Ｓｎ酸化物膜、Ｉｎ−Ｚ
ｎ酸化物膜、Ｉｎ酸化物膜、Ｚｎ酸化物膜およびＳｎ酸化物膜などの酸化物膜を用いれば
よい。また、前述の酸化物膜は、Ａｌ、Ｇａ、Ｓｂ、Ｆなどが微量添加されてもよい。ま
た、光を透過する程度の金属薄膜（好ましくは、５ｎｍ〜３０ｎｍ程度）を用いることも
できる。
【０７６７】
または、電極７９１は、可視光を効率よく反射する膜が好ましい。電極７９１は、例えば
、アルミニウム、チタン、クロム、銅、モリブデン、銀、タンタルまたはタングステンを
含む膜を用いればよい。
【０７６８】
電極７９６は、電極７９１として示した膜から選択して用いることができる。ただし、電
極７９１が可視光透過性を有する場合は、電極７９６が可視光を効率よく反射すると好ま
しい場合がある。また、電極７９１が可視光を効率よく反射する場合は、電極７９６が可
視光透過性を有すると好ましい場合がある。
【０７６９】
なお、電極７９１および電極７９６を図４５（Ｂ）に示す構造で設けているが、電極７９
１と電極７９６を入れ替えても構わない。
【０７７０】
絶縁膜７９２および絶縁膜７９４は、有機化合物絶縁膜または無機化合物絶縁膜から選択
して用いればよい。
【０７７１】
スペーサ７９５は、有機化合物絶縁膜または無機化合物絶縁膜から選択して用いればよい
。
なお、スペーサ７９５の形状は、柱状、球状など様々にとることができる。
【０７７２】
電極７９１、絶縁膜７９２、液晶層７９３、絶縁膜７９４および電極７９６の重畳する領
域が、液晶素子７５３となる。
【０７７３】
基板７９７は、ガラス、樹脂または金属などを用いればよい。基板７９７は可とう性を有
してもよい。
【０７７４】
液晶素子７５３と接続するトランジスタ７５１は、安定した電気特性を有し、信頼性が高
い。そのため、表示品位の安定した表示装置を提供することができる。また、トランジス
タ７５１の半導体膜１０６として酸化物半導体膜を用いることで、消費電力の小さい表示
装置を提供することができる。
【０７７５】
本実施の形態は、他の実施の形態の一部または全部について、変更、追加、修正、削除、
応用、上位概念化、又は、下位概念化したものに相当する。したがって、本実施の形態の
一部または全部について、他の実施の形態の一部または全部と自由に組み合わせることや
、適用することや、置き換えて実施することができる。
【０７７６】
（実施の形態８）
本実施の形態では、先の実施の形態で示した半導体装置を適用した電子機器の例について
説明する。
【０７７７】
図４７（Ａ）は携帯型情報端末である。図４７（Ａ）に示す携帯型情報端末は、筐体９３
００と、ボタン９３０１と、マイクロフォン９３０２と、表示部９３０３と、スピーカ９
３０４と、カメラ９３０５と、を具備し、携帯型電話機としての機能を有する。本体内部
にある演算装置、無線回路または記憶回路に本発明の一形態を適用することができる。ま
たは、本発明の一態様は表示部９３０３に適用することができる。
【０７７８】
図４７（Ｂ）は、ディスプレイである。図４７（Ｂ）に示すディスプレイは、筐体９３１
０と、表示部９３１１と、を具備する。本発明の一形態は、本体内部にある演算装置、無
線回路または記憶回路に適用することができる。または、本発明の一態様は表示部９３１
１に適用することができる。
【０７７９】
図４７（Ｃ）は、デジタルスチルカメラである。図４７（Ｃ）に示すデジタルスチルカメ
ラは、筐体９３２０と、ボタン９３２１と、マイクロフォン９３２２と、表示部９３２３
と、を具備する。本発明の一形態は、本体内部にある演算装置、無線回路または記憶回路
に適用することができる。または、本発明の一態様は表示部９３２３に適用することがで
きる。
【０７８０】
図４７（Ｄ）は２つ折り可能な携帯情報端末である。図４７（Ｄ）に示す２つ折り可能な
携帯情報端末は、筐体９６３０、表示部９６３１ａ、表示部９６３１ｂ、留め具９６３３
、操作スイッチ９６３８、を有する。本発明の一形態は、本体内部にある演算装置、無線
回路または記憶回路に適用することができる。または、本発明の一態様は表示部９６３１
ａおよび表示部９６３１ｂに適用することができる。
【０７８１】
なお、表示部９６３１ａまたは／および表示部９６３１ｂは、一部または全部をタッチパ
ネルとすることができ、表示された操作キーに触れることでデータ入力などを行うことが
できる。
【０７８２】
本発明の一態様に係る半導体装置を用いることで、信頼性が高く、性能が高く、かつ消費
電力が小さい電子機器を提供することができる。
【０７８３】
本実施の形態は、他の実施の形態の一部または全部について、変更、追加、修正、削除、
応用、上位概念化、又は、下位概念化したものに相当する。したがって、本実施の形態の
一部または全部について、他の実施の形態の一部または全部と自由に組み合わせることや
、適用することや、置き換えて実施することができる。
【０７８４】
なお、本明細書等においては、ある一つの実施の形態において述べる図または文章におい
て、その一部分を取り出して、発明の一態様を構成することは可能である。したがって、
ある部分を述べる図または文章が記載されている場合、その一部分の図または文章を取り
出した内容も、発明の一態様として開示されているものであり、発明の一態様を構成する
ことが可能であるものとする。そのため、例えば、能動素子（トランジスタ、ダイオード
など）、配線、受動素子（容量素子、抵抗素子など）、導電層、絶縁層、半導体層、有機
材料、無機材料、部品、装置、動作方法、製造方法などが単数又は複数記載された図面ま
たは文章において、その一部分を取り出して、発明の一態様を構成することが可能である
ものとする。例えば、Ｎ個（Ｎは整数）の回路素子（トランジスタ、容量素子等）を有し
て構成される回路図から、Ｍ個（Ｍは整数で、Ｍ＜Ｎ）の回路素子（トランジスタ、容量
素子等）を抜き出して、発明の一態様を構成することは可能である。別の例としては、Ｎ
個（Ｎは整数）の層を有して構成される断面図から、Ｍ個（Ｍは整数で、Ｍ＜Ｎ）の層を
抜き出して、発明の一態様を構成することは可能である。さらに別の例としては、Ｎ個（
Ｎは整数）の要素を有して構成されるフローチャートから、Ｍ個（Ｍは整数で、Ｍ＜Ｎ）
の要素を抜き出して、発明の一態様を構成することは可能である。
【０７８５】
なお、本明細書等においては、ある一つの実施の形態において述べる図または文章におい
て、少なくとも一つの具体例が記載される場合、その具体例の上位概念を導き出すことは
、当業者であれば容易に理解される。したがって、ある一つの実施の形態において述べる
図または文章において、少なくとも一つの具体例が記載される場合、その具体例の上位概
念も、発明の一態様として開示されているものであり、発明の一態様を構成することが可
能である。
【０７８６】
なお、本明細書等においては、少なくとも図に記載した内容（図の中の一部でもよい）は
、発明の一態様として開示されているものであり、発明の一態様を構成することが可能で
ある。したがって、ある内容について、図に記載されていれば、文章を用いて述べていな
くても、その内容は、発明の一態様として開示されているものであり、発明の一態様を構
成することが可能である。同様に、図の一部を取り出した図についても、発明の一態様と
して開示されているものであり、発明の一態様を構成することが可能である。
【実施例１】
【０７８７】
本実施例では、結晶性絶縁膜上に酸化アルミニウム膜を形成し、走査透過電子顕微鏡（Ｓ
ＴＥＭ：Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏ
ｓｃｏｐｅ）像を観察し、ＸＲＲを行った。また、比較例として、非晶質絶縁膜上に酸化
アルミニウム膜を形成し、同様の評価を行った。
【０７８８】
以下に、試料の作製方法について説明する。
【０７８９】
まず、ガラス基板上に酸化シリコン膜を成膜した。酸化シリコン膜は、スパッタリング法
により、直径１２インチ丸形合成石英ターゲット、アルゴンガス２５ｓｃｃｍおよび酸素
ガス２５ｓｃｃｍを用い、電力５ｋＷ（１３．５６ＭＨｚ）、圧力０．４Ｐａ、ターゲッ
ト−基板間距離６０ｍｍおよび基板加熱温度１００℃として、３００ｎｍの厚さを成膜し
た。
【０７９０】
次に、結晶性絶縁膜を成膜した。ここで、試料１は、安定化材料として酸化イットリウム
を添加した酸化ジルコニウム膜（イットリア安定化ジルコニア膜またはＹＳＺ膜ともいう
。）を成膜した。また、試料２は、酸化チタン膜を成膜した。なお、比較試料は、結晶性
絶縁膜を成膜しなかった。
【０７９１】
ここで、ＹＳＺ膜は、スパッタリング法により、直径６インチ丸形ＹＳＺターゲット（Ｚ
ｒＯ２：Ｙ２Ｏ３＝９２：８［ｍｏｌ数比］）、アルゴンガス２０ｓｃｃｍおよび酸素ガ
ス２０ｓｃｃｍを用い、電力２５０Ｗ（１３．５６ＭＨｚ）、圧力０．４Ｐａ、ターゲッ
ト−基板間距離を１３５ｍｍおよび基板加熱なしとして、１００ｎｍの厚さを成膜した。
【０７９２】
酸化チタン膜は、スパッタリング法により、直径６インチ丸形酸化チタンターゲットおよ
びアルゴンガス４０ｓｃｃｍを用い、電力４００Ｗ（１３．５６ＭＨｚ）、圧力０．４Ｐ
ａ、ターゲット−基板間距離を１５０ｍｍおよび基板加熱なしとして、１００ｎｍの厚さ
を成膜した。
【０７９３】
次に、各試料とも酸化アルミニウム膜を成膜した。酸化アルミニウム膜は、スパッタリン
グ法により、直径１２インチ丸形酸化アルミニウムターゲット、アルゴンガス２５ｓｃｃ
ｍおよび酸素ガス２５ｓｃｃｍを用い、電力２．５ｋＷ（１３．５６ＭＨｚ）、圧力０．
４Ｐａ、ターゲット−基板間距離を６０ｍｍおよび基板加熱温度２５０℃として、１００
ｎｍの厚さを成膜した。
【０７９４】
以上のようにして作製した試料１、試料２および比較試料の断面ＳＴＥＭ像を観察した。
断面ＳＴＥＭ像の観察は、株式会社日立ハイテクノロジーズ製「日立超薄膜評価装置ＨＤ
−２３００」を用いた。なお、倍率は２０万倍である。図４８（Ａ）は、試料１の位相コ
ントラスト像（透過電子像（Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｄ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ：ＴＥ像）とも
いう。）、図４８（Ｂ）は試料２のＴＥ像、図４８（Ｃ）は比較試料のＴＥ像を、それぞ
れ示す。
【０７９５】
図４８（Ａ）より、試料１において、ＹＳＺ膜は結晶性を有し、かつ酸化アルミニウム膜
も全体が結晶性を有することがわかった。また、図４８（Ｂ）より、試料２において、酸
化チタン膜は結晶性を有し、かつ酸化アルミニウム膜も全体が結晶性を有することがわか
った。また、図４８（Ｃ）より、比較試料において、酸化シリコン膜は非晶質であり、か
つ酸化アルミニウム膜における酸化シリコン膜との界面近傍の領域は非晶質であることが
わかった。
【０７９６】
次に、試料１、試料２および比較試料のＸＲＲを行った。ＸＲＲは、株式会社リガク製「
Ｘ線回折装置ＡＴＸ−Ｇ」を用いた。ＸＲＲの結果、試料１は表１のような層構造を有し
、試料２は表２のような層構造を有し、比較試料は表３のような層構造を有することがわ
かった。なお、図４８に示したＴＥ像より各層の結晶状態についても評価し、表中に記載
する。
【０７９７】
【表１】
0006367412.tif 000003
【０７９８】
【表２】
0006367412.tif 000004
【０７９９】
【表３】
0006367412.tif 000005
【０８００】
表１乃至表３より、各試料の酸化アルミニウム膜は、２つの界面層およびその間に挟まれ
た層を有することがわかった。２つの界面層のうち、下地膜（ＹＳＺ膜、酸化チタン膜ま
たは酸化シリコン膜）側の界面層（下側の層とも呼ぶ。）の密度および厚さに着目する。
試料１および試料２では下側の層の密度と、それ以外の層の密度に大きな違いが見られな
かったが、比較試料では下側の層の密度がそれ以外の層の密度と比べて小さいことがわか
った。また、比較試料の下側の層で見られた低密度層の厚さは１３．２ｎｍであった。
【０８０１】
以上に示したように、各試料のＴＥ像およびＸＲＲより得られた層構造より、試料１およ
び試料２において、酸化アルミニウム膜は、全体が結晶化しており、かつ下側の層がそれ
以外の層と比べて同程度の密度であることがわかった。また、比較試料において、酸化ア
ルミニウム膜は、酸化シリコン膜との界面近傍の領域が非晶質化しており、かつ下側の層
がそれ以外の層と比べて低い密度であることがわかった。なお、比較試料における酸化ア
ルミニウム膜の非晶質化した領域は密度の低い下側の層であると考えられる。
【０８０２】
本実施例より、結晶性絶縁膜上に設けられた酸化シリコン膜は、全体が結晶化しており、
かつ高密度であることがわかる。
【実施例２】
【０８０３】
本実施例では、形状不良の発生が抑制された酸化アルミニウム膜を有する試料（本実施例
試料）について、ＴＥ像を観察した。また、比較例として、形状不良の発生した酸化アル
ミニウム膜を有する試料（比較例試料）について、ＴＥ像を観察した。
【０８０４】
以下に、試料の作製方法について説明する。
【０８０５】
まず、基板であるシリコンウェハ上に酸化窒化シリコン膜を成膜した。酸化窒化シリコン
膜は、ＣＶＤ法により、ＳｉＨ４ガス２７ｓｃｃｍおよびＮ２Ｏガス１０００ｓｃｃｍを
用い、電力６０Ｗ（１３．５６ＭＨｚ）、圧力１３３．３Ｐａ、基板加熱温度３２５℃と
して、４００ｎｍの厚さを成膜した。
【０８０６】
次に、酸化物半導体膜を成膜した。酸化物半導体膜は、スパッタリング法により、直径１
２インチ丸形Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ化合物（Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝３：１：２［原子数比］
）ターゲット、アルゴンガス３０ｓｃｃｍおよび酸素ガス１５ｓｃｃｍを用い、電力５０
０Ｗ（ＤＣ）、圧力０．４Ｐａ、ターゲット−基板間距離６０ｍｍおよび基板加熱温度２
００℃として、２０ｎｍの厚さを成膜した。
【０８０７】
次に、酸化窒化シリコン膜を成膜した。酸化窒化シリコン膜は、ＣＶＤ法により、ＳｉＨ
４ガス１ｓｃｃｍおよびＮ２Ｏガス８００ｓｃｃｍを用い、電力１５０Ｗ（６０ＭＨｚ）
、圧力４０Ｐａ、基板加熱温度４００℃として、２０ｎｍの厚さを成膜した。
【０８０８】
次に、窒化タンタル膜を成膜した。窒化タンタル膜は、スパッタリング法により、直径１
２インチ丸形タンタルターゲット、アルゴンガス４０ｓｃｃｍおよび窒素ガス１０ｓｃｃ
ｍを用い、電力１ｋＷ（ＤＣ）、圧力０．６Ｐａ、ターゲット−基板間距離６０ｍｍおよ
び基板加熱なしとして、３０ｎｍの厚さを成膜した。
【０８０９】
次に、タングステン膜を成膜した。タングステン膜は、スパッタリング法により、直径１
２インチ丸形タングステンターゲット、アルゴンガス１１０ｓｃｃｍを用い、電力４ｋＷ
（ＤＣ）、圧力２Ｐａ、ターゲット−基板間距離６０ｍｍおよび基板加熱温度２００℃と
して、２００ｎｍの厚さを成膜した。
【０８１０】
次に、厚さ２００ｎｍのタングステン膜および厚さ３０ｎｍの窒化タンタル膜を加工し、
ゲート電極を形成した。
【０８１１】
次に、酸化窒化シリコン膜を成膜した。酸化窒化シリコン膜は、ＣＶＤ法により、ＳｉＨ
４ガス１ｓｃｃｍおよびＮ２Ｏガス８００ｓｃｃｍを用い、電力１５０Ｗ（６０ＭＨｚ）
、圧力４０Ｐａ、基板加熱温度４００℃として、９０ｎｍの厚さを成膜した。
【０８１２】
次に、異方性の高いエッチング処理を行うことにより、側壁絶縁膜を形成した。なお、異
方性の高いエッチング処理として、ドライエッチング処理を用いた。このとき、厚さ２０
ｎｍの酸化窒化シリコン膜も同時にエッチングし、ゲート絶縁膜を形成した。
【０８１３】
次に、タングステン膜を成膜した。タングステン膜は、スパッタリング法により、直径１
２インチ丸形タングステンターゲット、アルゴンガス９０ｓｃｃｍを用い、電力１ｋＷ（
ＤＣ）、圧力０．８Ｐａ、ターゲット−基板間距離６０ｍｍおよび基板加熱温度２００℃
として、３０ｎｍの厚さを成膜した。
【０８１４】
次に、厚さ３０ｎｍのタングステン膜を加工した。
【０８１５】
次に、本実施例試料では結晶性絶縁膜を成膜した。スパッタリング法により、直径６イン
チ丸形ＹＳＺターゲット（ＺｒＯ２：Ｙ２Ｏ３＝９２：８［ｍｏｌ数比］）、アルゴンガ
ス２０ｓｃｃｍおよび酸素ガス２０ｓｃｃｍを用い、電力２５０Ｗ（ＲＦ）、圧力０．４
Ｐａ、ターゲット−基板間距離を１３５ｍｍおよび基板加熱なしとして、１０ｎｍの厚さ
を成膜した。なお、比較例試料では、結晶性絶縁膜は成膜していない。
【０８１６】
次に、本実施例試料、比較例試料とも酸化アルミニウム膜を成膜した。酸化アルミニウム
膜は、スパッタリング法により、直径１２インチ丸形酸化アルミニウムターゲット、アル
ゴンガス２５ｓｃｃｍおよび酸素ガス２５ｓｃｃｍを用い、電力２．５ｋＷ（ＲＦ）、圧
力０．４Ｐａ、ターゲット−基板間距離を６０ｍｍおよび基板加熱温度２５０℃として、
７０ｎｍの厚さを成膜した。
【０８１７】
次に、酸化窒化シリコン膜を成膜した。酸化窒化シリコン膜は、ＣＶＤ法により、ＳｉＨ
４ガス５ｓｃｃｍおよびＮ２Ｏガス１０００ｓｃｃｍを用い、電力３５Ｗ（１３．５６Ｍ
Ｈｚ）、圧力１３３．３Ｐａ、基板加熱温度３２５℃として、４６０ｎｍの厚さを成膜し
た。
【０８１８】
次に、ＣＭＰ処理を行った。ＣＭＰ処理は、ゲート電極であるタングステン膜の一部が露
出するまで行った。
【０８１９】
以上のようにして作製した本実施例試料および比較例試料の断面ＳＴＥＭ像を観察した。
断面ＳＴＥＭ像の観察は、株式会社日立ハイテクノロジーズ製「日立超薄膜評価装置ＨＤ
−２３００」を用いた。なお、倍率は１５万倍である。図４９（Ａ）は、本実施例試料の
ＴＥ像、図４９（Ｂ）は比較例試料のＴＥ像を、それぞれ示す。
【０８２０】
図４９（Ａ）より、本実施例試料において、酸化アルミニウム膜の形状不良の発生は確認
されなかった（図中破線丸参照）。また、図４９（Ｂ）より、比較例試料において、酸化
アルミニウム膜のタングステン膜との近傍領域がエッチングされ、形状不良が発生してい
ることがわかった（図中破線丸参照）。
【０８２１】
本実施例試料において、形状不良が発生しなかった要因は、結晶性絶縁膜を設けたことに
よる、酸化アルミニウム膜の高密度化および結晶化が考えられる。
【０８２２】
本実施例より、酸化アルミニウム膜に起因する形状不良の発生が高密度で結晶性を有する
酸化アルミニウム膜を用いることで抑制されるとわかる。
【符号の説明】
【０８２３】
１００    基板
１０４    ゲート電極
１０６    半導体膜
１１２    ゲート絶縁膜
１１６ａ    ソース電極
１１６ｂ    ドレイン電極
１１８    保護絶縁膜
１３２    結晶性絶縁膜
１３４    酸化アルミニウム膜
１３６    結晶性絶縁膜
１３８    酸化アルミニウム膜
２００    基板
２０４    ゲート電極
２０６    半導体膜
２１２    ゲート絶縁膜
２１６ａ    ソース電極
２１６ｂ    ドレイン電極
２１８    保護絶縁膜
２３２    結晶性絶縁膜
２３４    酸化アルミニウム膜
２３６    結晶性絶縁膜
２３８    酸化アルミニウム膜
３００    基板
３０２    下地絶縁膜
３０４    ゲート電極
３０６    半導体膜
３１２    ゲート絶縁膜
３１６ａ    ソース電極
３１６ｂ    ドレイン電極
３３２    結晶性絶縁膜
３３４    酸化アルミニウム膜
３３６    結晶性絶縁膜
３３８    酸化アルミニウム膜
４００    基板
４０２    下地絶縁膜
４０４    ゲート電極
４０６    半導体膜
４１２    ゲート絶縁膜
４１２ａ    結晶性絶縁膜
４１２ｂ    酸化アルミニウム膜
４１６ａ    ソース電極
４１６ｂ    ドレイン電極
４３２    結晶性絶縁膜
４３４    酸化アルミニウム膜
４３６    結晶性絶縁膜
４３８    酸化アルミニウム膜
５００    基板
５０２    下地絶縁膜
５０４    ゲート電極
５０６    半導体膜
５１２    ゲート絶縁膜
５１３    絶縁膜
５１８    保護絶縁膜
５２０    絶縁膜
５２２    絶縁膜
５２４ａ    配線
５２４ｂ    配線
５２６    電極
５２８    電極
５３２    結晶性絶縁膜
５３４    酸化アルミニウム膜
５３６    結晶性絶縁膜
５３８    酸化アルミニウム膜
５５１    トランジスタ
５５２    キャパシタ
５５３    ビット線
５５４    ワード線
５５５    容量線
５５６    メモリセル
５５８    センスアンプ
６００    基板
６０２    下地絶縁膜
６０４    ゲート電極
６０５    導電膜
６０６    半導体膜
６１０    側壁絶縁膜
６１１    側壁絶縁膜
６１２    ゲート絶縁膜
６１６    導電膜
６１６ａ    ソース電極
６１６ｂ    ドレイン電極
６１８    保護絶縁膜
６２０    絶縁膜
６２２    絶縁膜
６２４ａ    配線
６２４ｂ    配線
６２６    電極
６２８    電極
６３２    結晶性絶縁膜
６３４    酸化アルミニウム膜
６３６    結晶性絶縁膜
６３７    結晶性絶縁膜
６３８    酸化アルミニウム膜
６３９    酸化アルミニウム膜
６４０    絶縁膜
６４１    絶縁膜
６５０    基板
６５２    下地絶縁膜
６５４    ゲート電極
６５６    結晶シリコン膜
６６０    側壁絶縁膜
６６２    ゲート絶縁膜
６６８    絶縁膜
６７１    トランジスタ
６７２    トランジスタ
６７３    キャパシタ
６７４    ソース線
６７５    ソース線
６７６    ワード線
６７７    ドレイン線
６７８    容量線
６７９    ノード
７１９    発光素子
７２０    絶縁膜
７２１    絶縁膜
７４１    トランジスタ
７４２    キャパシタ
７４３    スイッチ素子
７４４    信号線
７５０    画素
７５１    トランジスタ
７５２    キャパシタ
７５３    液晶素子
７５４    走査線
７５５    信号線
７８１    電極
７８２    発光層
７８３    電極
７８４    隔壁
７８５ａ    中間層
７８５ｂ    中間層
７８５ｃ    中間層
７８５ｄ    中間層
７８６ａ    発光層
７８６ｂ    発光層
７８６ｃ    発光層
７９１    電極
７９２    絶縁膜
７９３    液晶層
７９４    絶縁膜
７９５    スペーサ
７９６    電極
７９７    基板
１１４１    スイッチング素子
１１４２    記憶素子
１１４３    記憶素子群
１１８９    ＲＯＭインターフェース
１１９０    基板
１１９１    ＡＬＵ
１１９２    ＡＬＵコントローラ
１１９３    インストラクションデコーダ
１１９４    インタラプトコントローラ
１１９５    タイミングコントローラ
１１９６    レジスタ
１１９７    レジスタコントローラ
１１９８    バスインターフェース
１１９９    ＲＯＭ
２１００    基板
２１０４    ゲート電極
２１０６    半導体膜
２１１２    ゲート絶縁膜
２１１２ａ    結晶性絶縁膜
２１１２ｂ    酸化アルミニウム膜
２１１６ａ    ソース電極
２１１６ｂ    ドレイン電極
２１１８    保護絶縁膜
２２００    基板
２２０４    ゲート電極
２２０６    半導体膜
２２１２    ゲート絶縁膜
２２１２ａ    結晶性絶縁膜
２２１２ｂ    酸化アルミニウム膜
２２１６ａ    ソース電極
２２１６ｂ    ドレイン電極
２２１８    保護絶縁膜
２３００    基板
２３０２    下地絶縁膜
２３０４    ゲート電極
２３０６    半導体膜
２３１２    ゲート絶縁膜
２３１２ａ    結晶性絶縁膜
２３１２ｂ    酸化アルミニウム膜
２３１６ａ    ソース電極
２３１６ｂ    ドレイン電極
２４００    基板
２４０２    下地絶縁膜
２４０４    ゲート電極
２４０６    半導体膜
２４１２    ゲート絶縁膜
２４１２ａ    結晶性絶縁膜
２４１２ｂ    酸化アルミニウム膜
２４１６ａ    ソース電極
２４１６ｂ    ドレイン電極
２５００    基板
２５０２    下地絶縁膜
２５０４    ゲート電極
２５０６    半導体膜
２５１２    ゲート絶縁膜
２５１２ａ    結晶性絶縁膜
２５１２ｂ    酸化アルミニウム膜
２５１８    保護絶縁膜
２５２４ａ    配線
２５２４ｂ    配線
２６００    基板
２６０２    下地絶縁膜
２６０４    ゲート電極
２６０６    半導体膜
２６１０    側壁絶縁膜
２６１２    ゲート絶縁膜
２６１２ａ    結晶性絶縁膜
２６１２ｂ    酸化アルミニウム膜
２６１３ａ    結晶性絶縁膜
２６１３ｂ    酸化アルミニウム膜
２６１６ａ    ソース電極
２６１６ｂ    ドレイン電極
２６１８    保護絶縁膜
２６２４ａ    配線
２６２４ｂ    配線
９３００    筐体
９３０１    ボタン
９３０２    マイクロフォン
９３０３    表示部
９３０４    スピーカ
９３０５    カメラ
９３１０    筐体
９３１１    表示部
９３２０    筐体
９３２１    ボタン
９３２２    マイクロフォン
９３２３    表示部
９６３０    筐体
９６３１ａ    表示部
９６３１ｂ    表示部
９６３３    留め具
９６３８    操作スイッチ
【図１】
0006367412.tif 000006
【図２】
0006367412.tif 000007
【図３】
0006367412.tif 000008
【図４】
0006367412.tif 000009
【図５】
0006367412.tif 000010
【図６】
0006367412.tif 000011
【図７】
0006367412.tif 000012
【図８】
0006367412.tif 000013
【図９】
0006367412.tif 000014
【図１０】
0006367412.tif 000015
【図１１】
0006367412.tif 000016
【図１２】
0006367412.tif 000017
【図１３】
0006367412.tif 000018
【図１４】
0006367412.tif 000019
【図１５】
0006367412.tif 000020
【図１６】
0006367412.tif 000021
【図１７】
0006367412.tif 000022
【図１８】
0006367412.tif 000023
【図１９】
0006367412.tif 000024
【図２０】
0006367412.tif 000025
【図２１】
0006367412.tif 000026
【図２２】
0006367412.tif 000027
【図２３】
0006367412.tif 000028
【図２４】
0006367412.tif 000029
【図２５】
0006367412.tif 000030
【図２６】
0006367412.tif 000031
【図２７】
0006367412.tif 000032
【図２８】
0006367412.tif 000033
【図２９】
0006367412.tif 000034
【図３０】
0006367412.tif 000035
【図３１】
0006367412.tif 000036
【図３２】
0006367412.tif 000037
【図３３】
0006367412.tif 000038
【図３４】
0006367412.tif 000039
【図３５】
0006367412.tif 000040
【図３６】
0006367412.tif 000041
【図３７】
0006367412.tif 000042
【図３８】
0006367412.tif 000043
【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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