DE102023119303A1 - Halbleitervorrichtung und Verfahren zum Herstellen der Halbleitervorrichtung - Google Patents

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Masakatsu Ohno
Masataka Nakada
Yukinori SHIMA
Masayoshi DOBASHI
Junichi Koezuka
Masami Jintyou
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Abstract

Bereitstellen einer Halbleitervorrichtung, die eine kleine Fläche einnimmt. Die Halbleitervorrichtung umfasst eine erste leitende Schicht, erste bis fünfte Isolierschichten und eine zweite leitende Schicht, die in dieser Reihenfolge übereinander angeordnet sind, und umfasst ferner eine Halbleiterschicht, eine dritte leitende Schicht und eine sechste Isolierschicht. Die Halbleiterschicht ist in Kontakt mit der Oberseite der ersten leitenden Schicht, den Seitenflächen der ersten bis fünften Isolierschichten und der zweiten leitenden Schicht. Die sechste Isolierschicht liegt über der Halbleiterschicht. Die dritte leitende Schicht liegt über der sechsten Isolierschicht und überlappt sich mit der Halbleiterschicht, wobei die sechste Isolierschicht zwischen der dritten leitenden Schicht und der Halbleiterschicht liegt. Die erste Isolierschicht umfasst einen Bereich, der einen höheren Wasserstoffgehalt aufweist als die zweite Isolierschicht. Die fünfte Isolierschicht umfasst einen Bereich, der einen höheren Wasserstoffgehalt aufweist als die vierte Isolierschicht. Die dritte Isolierschicht enthält Sauerstoff.

Description

  • Hintergrund der Erfindung
  • 1. Gebiet der Erfindung
  • Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrifft eine Halbleitervorrichtung und ein Verfahren zum Herstellen der Halbleitervorrichtung. Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrifft einen Transistor und ein Verfahren zum Herstellen des Transistors. Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrifft eine Anzeigevorrichtung, die eine Halbleitervorrichtung umfasst.
  • Es sei angemerkt, dass eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nicht auf das vorstehende technische Gebiet beschränkt ist. Beispiele für das technische Gebiet einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfassen eine Halbleitervorrichtung, eine Anzeigevorrichtung, eine Licht emittierende Einrichtung, eine Energiespeichervorrichtung, eine Speichervorrichtung, ein elektronisches Gerät, eine Beleuchtungsvorrichtung, eine Eingabevorrichtung (z. B. einen Berührungssensor), eine Eingabe-/Ausgabevorrichtung (z. B. einen Touchscreen), ein Verfahren zum Ansteuern eines beliebigen von ihnen und ein Verfahren zum Herstellen eines beliebigen von ihnen.
  • In dieser Beschreibung und dergleichen ist mit einer Halbleitervorrichtung eine Vorrichtung gemeint, bei der Halbleitereigenschaften genutzt werden, und sie bezeichnet eine Schaltung, die ein Halbleiterelement (z. B. einen Transistor, eine Diode oder eine Photodiode) umfasst, eine Vorrichtung, die die Schaltung umfasst, und dergleichen. Mit der Halbleitervorrichtung sind auch Vorrichtungen gemeint, die unter Nutzung von Halbleitereigenschaften arbeiten können. Beispielsweise sind ein integrierter Schaltkreis, ein Chip, der einen integrierten Schaltkreis umfasst, und eine elektronische Komponente, die einen Chip in einem Paket umfasst, Beispiele für die Halbleitervorrichtung. In einigen Fällen sind eine Speichervorrichtung, eine Anzeigevorrichtung, eine Licht emittierende Einrichtung, eine Beleuchtungsvorrichtung und ein elektronisches Gerät an sich Halbleitervorrichtungen und umfassen auch eine Halbleitervorrichtung.
  • 2. Beschreibung des Standes der Technik
  • Halbleitervorrichtungen, die Transistoren umfassen, werden auf vielfältige elektronische Geräte angewendet. Bei einer Anzeigevorrichtung kann beispielsweise dann, wenn Transistoren kleinere Flächen einnehmen, die Pixelgröße kleiner sein, und eine höhere Auflösung kann erzielt werden. Deshalb wird eine Miniaturisierung von Transistoren erfordert.
  • Als Vorrichtungen, die hochauflösende Anzeigevorrichtungen erfordern, werden beispielsweise Vorrichtungen für virtuelle Realität (VR), erweiterte Realität (augmented reality, AR), Ersatz-Realität (substitutional reality, SR) oder gemischte Realität (mixed reality, MR) aktiv entwickelt.
  • Als Anzeigevorrichtungen werden beispielsweise Licht emittierende Einrichtungen entwickelt, die organische Elektrolumineszenz- (EL-) Elemente oder Leuchtdioden (light-emitting diodes, LEDs) umfassen.
  • Patentdokument 1 offenbart eine hochauflösende Anzeigevorrichtung, die ein organisches EL-Element umfasst.
  • [Referenz]
  • [Patentdokument]
  • [Patentdokument 1] Internationale Veröffentlichung Nr. 2016/038508
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Eine Aufgabe einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, einen Transistor mit einer winzigen Größe bereitzustellen. Eine weitere Aufgabe ist, einen Transistor mit einer kleinen Kanallänge bereitzustellen. Eine weitere Aufgabe ist, einen Transistor mit einem hohen Durchlassstrom bereitzustellen. Eine weitere Aufgabe ist, einen Transistor mit vorteilhaften elektrischen Eigenschaften bereitzustellen. Eine weitere Aufgabe ist, eine Halbleitervorrichtung bereitzustellen, die eine kleine Fläche einnimmt. Eine weitere Aufgabe ist, eine Halbleitervorrichtung mit niedrigem Leitungswiderstand bereitzustellen. Eine weitere Aufgabe ist, eine Halbleitervorrichtung oder eine Anzeigevorrichtung mit niedrigem Stromverbrauch bereitzustellen. Eine weitere Aufgabe ist, einen sehr zuverlässigen Transistor, eine sehr zuverlässige Halbleitervorrichtung oder eine sehr zuverlässige Anzeigevorrichtung bereitzustellen. Eine weitere Aufgabe ist, eine Anzeigevorrichtung bereitzustellen, die eine höhere Auflösung leicht erzielen kann. Eine weitere Aufgabe ist, ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung oder einer Anzeigevorrichtung mit hoher Produktivität bereitzustellen. Eine weitere Aufgabe ist, einen neuartigen Transistor, eine neuartige Halbleitervorrichtung, eine neuartige Anzeigevorrichtung und Herstellungsverfahren dafür bereitzustellen.
  • Es sei angemerkt, dass die Beschreibung dieser Aufgaben dem Vorhandensein weiterer Aufgaben nicht im Wege steht. Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es nicht notwendigerweise erforderlich, alle dieser Aufgaben zu erfüllen. Weitere Aufgaben können aus der Erläuterung der Beschreibung, der Zeichnungen und der Patentansprüche abgeleitet werden.
  • Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine Halbleitervorrichtung, die eine Halbleiterschicht, eine erste leitende Schicht, eine zweite leitende Schicht, eine dritte leitende Schicht, eine erste Isolierschicht, eine zweite Isolierschicht, eine dritte Isolierschicht, eine vierte Isolierschicht, eine fünfte Isolierschicht und eine sechste Isolierschicht umfasst und in der die erste Isolierschicht in Kontakt mit der Oberseite der ersten leitenden Schicht ist, die zweite Isolierschicht in Kontakt mit der Oberseite der ersten Isolierschicht ist, die dritte Isolierschicht in Kontakt mit der Oberseite der zweiten Isolierschicht ist, die vierte Isolierschicht in Kontakt mit der Oberseite der dritten Isolierschicht ist, die fünfte Isolierschicht in Kontakt mit der Oberseite der vierten Isolierschicht ist, die zweite leitende Schicht über der fünften Isolierschicht positioniert ist, die Halbleiterschicht in Kontakt mit der Oberseite der ersten leitenden Schicht, der Seitenfläche der ersten Isolierschicht, der Seitenfläche der zweiten Isolierschicht, der Seitenfläche der dritten Isolierschicht, der Seitenfläche der vierten Isolierschicht, der Seitenfläche der fünften Isolierschicht und der zweiten leitenden Schicht ist, die sechste Isolierschicht über der Halbleiterschicht positioniert ist, die dritte leitende Schicht über der sechsten Isolierschicht positioniert ist und sich mit der Halbleiterschicht überlappt, wobei die sechste Isolierschicht zwischen der dritten leitenden Schicht und der Halbleiterschicht bereitgestellt wird, die erste Isolierschicht einen Bereich umfasst, der einen höheren Wasserstoffgehalt aufweist als die zweite Isolierschicht, die fünfte Isolierschicht einen Bereich umfasst, der einen höheren Wasserstoffgehalt aufweist als die vierte Isolierschicht, und die dritte Isolierschicht Sauerstoff enthält.
  • Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine Halbleitervorrichtung, die eine Halbleiterschicht, eine erste leitende Schicht, eine zweite leitende Schicht, eine dritte leitende Schicht, eine erste Isolierschicht, eine zweite Isolierschicht, eine dritte Isolierschicht, eine vierte Isolierschicht, eine fünfte Isolierschicht und eine sechste Isolierschicht umfasst und in der die erste Isolierschicht in Kontakt mit der Oberseite der ersten leitenden Schicht ist, die zweite Isolierschicht in Kontakt mit der Oberseite der ersten Isolierschicht ist, die dritte Isolierschicht in Kontakt mit der Oberseite der zweiten Isolierschicht ist, die vierte Isolierschicht in Kontakt mit der Oberseite der dritten Isolierschicht ist, die fünfte Isolierschicht in Kontakt mit der Oberseite der vierten Isolierschicht ist, die zweite leitende Schicht über der fünften Isolierschicht positioniert ist, die ersten bis fünften Isolierschichten und die zweite leitende Schicht eine Öffnung umfassen, die die erste leitende Schicht erreicht, in der Öffnung die Halbleiterschicht in Kontakt mit der Oberseite der ersten leitenden Schicht, der Seitenfläche der ersten Isolierschicht, der Seitenfläche der zweiten Isolierschicht, der Seitenfläche der dritten Isolierschicht, der Seitenfläche der vierten Isolierschicht und der Seitenfläche der fünften Isolierschicht ist und in Kontakt mit der zweiten leitenden Schicht ist, die sechste Isolierschicht über der Halbleiterschicht positioniert ist, die dritte leitende Schicht über der sechsten Isolierschicht positioniert ist, sich die dritte leitende Schicht in einer Position, die sich mit der Öffnung überlappt, mit der Halbleiterschicht überlappt, wobei die sechste Isolierschicht zwischen der dritten leitenden Schicht und der Halbleiterschicht bereitgestellt wird, die erste Isolierschicht einen Bereich umfasst, der einen höheren Wasserstoffgehalt aufweist als die zweite Isolierschicht, die fünfte Isolierschicht einen Bereich umfasst, der einen höheren Wasserstoffgehalt aufweist als die vierte Isolierschicht, und die dritte Isolierschicht Sauerstoff enthält.
  • In einem transmittierten Elektronbild, das mittels eines Rastertransmissionselektronenmikroskops erhalten wird, weist die erste Isolierschicht vorzugsweise eine höhere Helligkeit auf als die zweite Isolierschicht.
  • In einem transmittierten Elektronbild, das mittels eines Rastertransmissionselektronenmikroskops erhalten wird, weist die fünfte Isolierschicht vorzugsweise eine höhere Helligkeit auf als die vierte Isolierschicht.
  • Es ist vorzuziehen, dass die erste Isolierschicht und die fünfte Isolierschicht jeweils eine Schicht sind, von der durch Erwärmung Wasserstoff abgegeben wird, und die dritte Isolierschicht eine Schicht ist, von der durch Erwärmung Sauerstoff abgegeben wird.
  • Die dritte Isolierschicht umfasst vorzugsweise einen Bereich, der einen höheren Sauerstoffgehalt aufweist als die zweite Isolierschicht. Die dritte Isolierschicht ist vorzugsweise eine isolierende Oxidschicht oder eine isolierende Oxynitridschicht.
  • Es ist vorzuziehen, dass die erste Isolierschicht, die zweite Isolierschicht, die vierte Isolierschicht und die fünfte Isolierschicht jeweils eine Siliziumnitridschicht oder eine Siliziumnitridoxidschicht sind und die dritte Isolierschicht eine Siliziumoxidschicht oder eine Siliziumoxynitridschicht ist.
  • Alternativ ist es vorzuziehen, dass die erste Isolierschicht und die fünfte Isolierschicht jeweils eine Siliziumnitridschicht oder eine Siliziumnitridoxidschicht sind, die zweite Isolierschicht und die vierte Isolierschicht jeweils eine Aluminiumoxidschicht sind und die dritte Isolierschicht eine Siliziumoxidschicht oder eine Siliziumoxynitridschicht ist.
  • Die Halbleiterschicht ist vorzugsweise in Kontakt mit der Oberseite und der Seitenfläche der zweiten leitenden Schicht.
  • Die Halbleiterschicht enthält vorzugsweise ein Metalloxid.
  • Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung, das die folgenden Schritte umfasst: Ausbilden einer ersten leitenden Schicht; Ausbilden eines ersten Isolierfilms über der ersten leitenden Schicht; Ausbilden eines zweiten Isolierfilms über dem ersten Isolierfilm; Ausbilden eines dritten Isolierfilms über dem zweiten Isolierfilm; Ausbilden eines vierten Isolierfilms über dem dritten Isolierfilm; Ausbilden eines fünften Isolierfilms über dem vierten Isolierfilm; Ausbilden einer zweiten leitenden Schicht, die eine erste Öffnung in einem Bereich umfasst, der sich mit der ersten leitenden Schicht überlappt, über dem fünften Isolierfilm; Verarbeiten des ersten Isolierfilms, des zweiten Isolierfilms, des dritten Isolierfilms, des vierten Isolierfilms und des fünften Isolierfilms, um eine erste Isolierschicht, eine zweite Isolierschicht, eine dritte Isolierschicht, eine vierte Isolierschicht und eine fünfte Isolierschicht, die eine zweite Öffnung umfassen, die die erste leitende Schicht erreicht, auszubilden; Ausbilden einer Halbleiterschicht in Kontakt mit der Oberseite der ersten leitenden Schicht, der Seitenfläche der ersten Isolierschicht, der Seitenfläche der zweiten Isolierschicht, der Seitenfläche der dritten Isolierschicht, der Seitenfläche der vierten Isolierschicht und der Seitenfläche der fünften Isolierschicht sowie der Oberseite und der Seitenfläche der zweiten leitenden Schicht; Ausbilden einer sechsten Isolierschicht über der Halbleiterschicht; und Ausbilden einer dritten leitenden Schicht über der sechsten Isolierschicht, und in dem der Anteil der Durchflussrate eines NH3-Gases in einem Filmausbildungsgas für den ersten Isolierfilm höher ist als in einem Filmausbildungsgas für den zweiten Isolierfilm und der Anteil der Durchflussrate eines NH3-Gases in einem Filmausbildungsgas für den fünften Isolierfilm höher ist als in einem Filmausbildungsgas für den vierten Isolierfilm.
  • Es ist vorzuziehen, dass eine Metalloxidschicht ausgebildet wird, nachdem der dritte Isolierfilm ausgebildet worden ist, um dem dritten Isolierfilm Sauerstoff zuzuführen, und der vierte Isolierfilm ausgebildet wird, nachdem die Metalloxidschicht entfernt worden ist.
  • Es ist vorzuziehen, dass eine Plasmabehandlung in einer ein N2O-Gas enthaltenden Atmosphäre ohne Aussetzung an der Luft durchgeführt wird, nachdem der dritte Isolierfilm ausgebildet worden ist.
  • Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann einen Transistor mit einer winzigen Größe bereitstellen. Ein Transistor mit einer kleinen Kanallänge kann bereitgestellt werden. Ein Transistor mit einem hohen Durchlassstrom kann bereitgestellt werden. Ein Transistor mit vorteilhaften elektrischen Eigenschaften kann bereitgestellt werden. Eine Halbleitervorrichtung, die eine kleine Fläche einnimmt, kann bereitgestellt werden. Eine Halbleitervorrichtung mit niedrigem Leitungswiderstand kann bereitgestellt werden. Eine Halbleitervorrichtung oder eine Anzeigevorrichtung mit niedrigem Stromverbrauch kann bereitgestellt werden. Ein sehr zuverlässiger Transistor, eine sehr zuverlässige Halbleitervorrichtung oder eine sehr zuverlässige Anzeigevorrichtung kann bereitgestellt werden. Eine Anzeigevorrichtung, die eine höhere Auflösung leicht erzielen kann, kann bereitgestellt werden. Ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung oder einer Anzeigevorrichtung mit hoher Produktivität kann bereitgestellt werden. Ein neuartiger Transistor, eine neuartige Halbleitervorrichtung, eine neuartige Anzeigevorrichtung und Herstellungsverfahren dafür können bereitgestellt werden.
  • Es sei angemerkt, dass die Beschreibung dieser Wirkungen dem Vorhandensein weiterer Wirkungen nicht im Wege steht. Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung muss nicht notwendigerweise alle dieser Wirkungen aufweisen. Weitere Wirkungen können aus der Erläuterung der Beschreibung, der Zeichnungen und der Patentansprüche abgeleitet werden.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
    • 1A ist eine Draufsicht, die ein Beispiel für eine Halbleitervorrichtung zeigt. 1 B und 1C sind Querschnittsansichten, die das Beispiel für die Halbleitervorrichtung zeigen.
    • 2 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Beispiel für eine Halbleitervorrichtung zeigt.
    • 3A bis 3C sind perspektivische Ansichten, die ein Beispiel für eine Halbleitervorrichtung zeigen.
    • 4A ist eine Draufsicht, die ein Beispiel für eine Halbleitervorrichtung zeigt. 4B ist eine Querschnittsansicht, die das Beispiel für die Halbleitervorrichtung zeigt.
    • 5A ist eine Draufsicht, die ein Beispiel für eine Halbleitervorrichtung zeigt. 5B und 5C sind Querschnittsansichten, die das Beispiel für die Halbleitervorrichtung zeigen.
    • 6A ist eine Draufsicht, die ein Beispiel für eine Halbleitervorrichtung zeigt. 6B und 6C sind Querschnittsansichten, die das Beispiel für die Halbleitervorrichtung zeigen.
    • 7A ist eine Draufsicht, die ein Beispiel für eine Halbleitervorrichtung zeigt. 7B und 7C sind Querschnittsansichten, die das Beispiel für die Halbleitervorrichtung zeigen.
    • 8A ist eine Draufsicht, die ein Beispiel für eine Halbleitervorrichtung zeigt. 8B ist eine Querschnittsansicht, die das Beispiel für die Halbleitervorrichtung zeigt.
    • 9A und 9B sind Querschnittsansichten, die jeweils ein Beispiel für eine Halbleitervorrichtung zeigen.
    • 10A und 10B sind Querschnittsansichten, die ein Beispiel für eine Halbleitervorrichtung zeigen.
    • 11A bis 11C sind Querschnittsansichten, die jeweils ein Beispiel für eine Halbleitervorrichtung zeigen.
    • 12A bis 12H sind Schaltpläne, die jeweils ein Beispiel für eine Halbleitervorrichtung zeigen.
    • 13A ist eine Draufsicht, die ein Beispiel für eine Halbleitervorrichtung zeigt. 13B ist eine Querschnittsansicht, die das Beispiel für die Halbleitervorrichtung zeigt.
    • 14 ist eine Querschnittsansicht, die ein Beispiel für eine Halbleitervorrichtung zeigt.
    • 15A ist eine Draufsicht, die ein Beispiel für eine Halbleitervorrichtung zeigt. 15B ist eine Querschnittsansicht, die das Beispiel für die Halbleitervorrichtung zeigt.
    • 16A und 16B sind Querschnittsansichten, die ein Beispiel für eine Halbleitervorrichtung zeigen.
    • 17A ist eine Draufsicht, die ein Beispiel für eine Halbleitervorrichtung zeigt. 17B und 17C sind Querschnittsansichten, die das Beispiel für die Halbleitervorrichtung zeigen.
    • 18A ist eine Draufsicht, die ein Beispiel für eine Halbleitervorrichtung zeigt. 18B ist eine Querschnittsansicht, die das Beispiel für die Halbleitervorrichtung zeigt.
    • 19A ist eine Draufsicht, die ein Beispiel für eine Halbleitervorrichtung zeigt. 19B ist eine Querschnittsansicht, die das Beispiel für die Halbleitervorrichtung zeigt.
    • 20A1 und 20B1 sind perspektivische Ansichten, die ein Beispiel für ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung zeigen. 20A2 und 20B2 sind Querschnittsansichten, die das Beispiel für das Verfahren zum Herstellen der Halbleitervorrichtung zeigen.
    • 21A1 und 21B1 sind perspektivische Ansichten, die ein Beispiel für ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung zeigen. 21A2 und 21 B2 sind Querschnittsansichten, die das Beispiel für das Verfahren zum Herstellen der Halbleitervorrichtung zeigen.
    • 22A1 und 22B1 sind perspektivische Ansichten, die ein Beispiel für ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung zeigen. 22A2 und 22B2 sind Querschnittsansichten, die das Beispiel für das Verfahren zum Herstellen der Halbleitervorrichtung zeigen.
    • 23A1 und 23B1 sind perspektivische Ansichten, die ein Beispiel für ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung zeigen. 23A2 und 23B2 sind Querschnittsansichten, die das Beispiel für das Verfahren zum Herstellen der Halbleitervorrichtung zeigen.
    • 24A1 und 24B1 sind perspektivische Ansichten, die ein Beispiel für ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung zeigen. 24A2 und 24B2 sind Querschnittsansichten, die das Beispiel für das Verfahren zum Herstellen der Halbleitervorrichtung zeigen.
    • 25 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Beispiel für eine Anzeigevorrichtung zeigt.
    • 26 ist eine Querschnittsansicht, die ein Beispiel für eine Anzeigevorrichtung zeigt.
    • 27 ist eine Querschnittsansicht, die ein Beispiel für eine Anzeigevorrichtung zeigt.
    • 28 ist eine Querschnittsansicht, die ein Beispiel für eine Anzeigevorrichtung zeigt.
    • 29A bis 29C sind Querschnittsansichten, die Beispiele für eine Anzeigevorrichtung zeigen.
    • 30 ist eine Querschnittsansicht, die ein Beispiel für eine Anzeigevorrichtung zeigt.
    • 31 ist eine Querschnittsansicht, die ein Beispiel für eine Anzeigevorrichtung zeigt.
    • 32 ist eine Querschnittsansicht, die ein Beispiel für eine Anzeigevorrichtung zeigt.
    • 33A bis 33F sind Querschnittsansichten, die ein Beispiel für ein Verfahren zum Herstellen einer Anzeigevorrichtung zeigen.
    • 34A bis 34D zeigen Beispiele für elektronische Geräte.
    • 35A bis 35F zeigen Beispiele für elektronische Geräte.
    • 36A bis 36G zeigen Beispiele für elektronische Geräte.
    • 37 ist ein Graph, der Id-Vg-Eigenschaften und Feldeffektbeweglichkeit von Transistoren in Beispiel 1 zeigt.
    • 38 ist ein Graph, der Id-Vg-Eigenschaften und Feldeffektbeweglichkeit von Transistoren in Beispiel 1 zeigt.
    • 39 ist ein Graph, der Hall-Effekt-Beweglichkeit bzw. Locheffektbeweglichkeit von Metalloxiden in Beispiel 1 zeigt.
    • 40 ist ein Graph, der Id-Vg-Eigenschaften und Feldeffektbeweglichkeit eines Transistors in Beispiel 2 zeigt.
    • 41 ist ein Graph, der Id-Vg-Eigenschaften und Feldeffektbeweglichkeit eines Transistors in Beispiel 2 zeigt.
  • Detaillierte Beschreibung der Erfindung
  • Ausführungsformen werden anhand der Zeichnungen ausführlich beschrieben. Es sei angemerkt, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die folgende Beschreibung beschränkt ist, und dass es sich Fachleuten ohne Weiteres erschließt, dass Modi und Details der vorliegenden Erfindung auf verschiedene Weise modifiziert werden können, ohne dabei vom Gedanken und dem Schutzbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Daher sollte die vorliegende Erfindung nicht als auf die Beschreibung der folgenden Ausführungsformen beschränkt angesehen werden.
  • Es sei angemerkt, dass bei Strukturen der nachstehend beschriebenen Erfindung gleiche Abschnitte oder Abschnitte mit ähnlichen Funktionen in unterschiedlichen Zeichnungen durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet sind und die Beschreibung dieser nicht wiederholt wird. Das gleiche Schraffurmuster wird bei Abschnitten mit ähnlichen Funktionen verwendet, und in einigen Fällen sind die Abschnitte nicht eigens mit Bezugszeichen versehen.
  • Die Position, die Größe, der Bereich oder dergleichen jeder in Zeichnungen dargestellten Komponente stellen in einigen Fällen zum leichten Verständnis nicht genau die Position, die Größe, den Bereich oder dergleichen dar. Die offenbarte Erfindung ist daher nicht notwendigerweise auf die Position, die Größe, den Bereich oder dergleichen beschränkt, die in den Zeichnungen offenbart werden.
  • Es sei angemerkt, dass Ordnungszahlen, wie z. B. „erstes“ und „zweites“, in dieser Beschreibung und dergleichen der Einfachheit halber verwendet werden und nicht die Anzahl oder die Reihenfolge (z. B. die Reihenfolge der Schritte oder die Anordnungsreihenfolge) von Komponenten beschränken. Die Ordnungszahl, die einer Komponente in einem Teil dieser Beschreibung hinzugefügt wird, kann sich von der Ordnungszahl unterscheiden, die der Komponente in einem anderen Teil dieser Beschreibung oder dem Schutzbereich der Ansprüche hinzugefügt wird.
  • Es sei angemerkt, dass die Begriffe „Film“ und „Schicht“ je nach Sachlage oder Umständen austauschbar verwendet werden können. Beispielsweise kann der Begriff „leitende Schicht“ durch den Begriff „leitender Film“ ersetzt werden. Als weiteres Bespiel kann der Begriff „Isolierfilm“ durch den Begriff „Isolierschicht“ ersetzt werden.
  • Ein Transistor ist eine Art von Halbleiterelement und ermöglicht eine Verstärkung eines Stroms oder einer Spannung, einen Schaltvorgang zum Steuern des Leitens oder Nichtleitens und dergleichen. Ein Transistor in dieser Beschreibung umfasst in seiner Kategorie einen Feldeffekttransistor mit isoliertem Gate (insulated-gate field effect transistor, IGFET) und einen Dünnschichttransistor (thin film transistor, TFT).
  • Wenn beispielsweise ein Transistor mit unterschiedlicher Polarität verwendet wird oder wenn die Stromflussrichtung im Schaltungsbetrieb geändert wird, werden die Funktionen einer „Source“ und eines „Drains“ durcheinander ersetzt. Deshalb können in dieser Beschreibung die Begriffe „Source“ und „Drain“ ausgetauscht werden.
  • In dieser Patentschrift und dergleichen umfasst der Begriff „elektrisch verbunden“ den Fall, in dem Komponenten über ein Objekt mit einer elektrischen Wirkung miteinander verbunden sind. Es gibt keine besondere Beschränkung bezüglich eines „Objekts mit einer elektrischen Funktion“, solange zwischen Komponenten, die über das Objekt verbunden sind, elektrische Signale gesendet und empfangen werden können. Beispiele für das „Objekt mit einer elektrischen Funktion“ umfassen ein Schaltelement, wie z. B. ein Transistor, ein Widerstand, eine Spule, ein Kondensator und andere Elemente mit einer beliebigen von verschiedenen Funktionen sowie eine Elektrode und eine Leitung.
  • Sofern nicht anders angegeben, bezeichnet ein Sperrstrom in dieser Beschreibung und dergleichen einen Leckstrom zwischen einer Source und einem Drain, der erzeugt wird, wenn sich ein Transistor in einem Sperrzustand (auch als nichtleitender Zustand oder Cutoff-Zustand bezeichnet) befindet. Sofern nicht anders angegeben, bedeutet der Sperrzustand eines n-Kanal-Transistors, dass eine Gate-Source-Spannung Vgs niedriger ist als eine Schwellenspannung Vth, und der Sperrzustand eines p-Kanal-Transistors bedeutet, dass Vgs höher ist als Vth.
  • In dieser Beschreibung und dergleichen bedeutet der Ausdruck „im Wesentlichen die gleichen Draufsichtsformen aufweisen“, dass sich die Umrisse von übereinander angeordneten Schichten mindestens teilweise miteinander überlappen. Beispielsweise umfasst der Ausdruck den Fall, in dem eine obere Schicht und eine untere Schicht unter Verwendung des gleichen Maskenmusters verarbeitet oder teilweise verarbeitet werden. Der Ausdruck „im Wesentlichen die gleichen Draufsichtsformen aufweisen“ umfasst in einigen Fällen auch den Fall, in dem sich die Umrisse nicht vollständig miteinander überlappen; beispielsweise kann sich der Umriss der oberen Schicht weiter innen oder außen als der Umriss der unteren Schicht befinden. Der Zustand von „die gleiche Draufsichtsform aufweisen“ oder „im Wesentlichen die gleichen Draufsichtsformen aufweisen“ kann als Zustand, in dem „Endabschnitte sind miteinander ausgerichtet“ oder „Endabschnitte sind im Wesentlichen miteinander ausgerichtet“ umformuliert werden.
  • In dieser Beschreibung und dergleichen bezeichnet eine sich verjüngende Form eine derartige Form, bei der mindestens ein Teil einer Seitenfläche einer Komponente in Bezug auf eine Substratoberfläche oder eine Bildungsoberfläche der Komponente schräg ist. Beispielsweise umfasst eine sich verjüngende Form vorzugsweise einen Bereich, in dem der Winkel zwischen der schrägen Seitenfläche und der Substratoberfläche oder Bildungsoberfläche (ein derartiger Winkel wird auch als Verjüngungswinkel bezeichnet) größer als 0° und kleiner als 90° ist. Es sei angemerkt, dass die Seitenfläche der Komponente, die Substratoberfläche und die Bildungsoberfläche nicht notwendigerweise vollständig flach sind und mit einem geringen Krümmungsradius oder mit einer geringen Unebenheit im Wesentlichen flach sein können.
  • Es sei angemerkt, dass in dieser Beschreibung und dergleichen ein Oxynitrid ein Material bezeichnet, in dem ein Sauerstoffgehalt höher ist als ein Stickstoffgehalt. Ein Nitridoxid bezeichnet ein Material, in dem ein Stickstoffgehalt höher ist als ein Sauerstoffgehalt.
  • Der Gehalt von Wasserstoff, Sauerstoff, Stickstoff oder einem beliebigen anderen Element kann beispielsweise durch Sekundärionen-Massenspektrometrie (SIMS) oder Röntgenphotoelektronenspektroskopie (X-ray photoelectron spectroscopy, XPS) analysiert werden. Es sei angemerkt, dass XPS geeignet ist, wenn der Prozentgehalt eines Zielelements hoch (z. B. 0,5 Atom-% oder höher, oder 1 Atom-% oder höher) ist. Im Gegensatz dazu ist SIMS geeignet, wenn der Prozentgehalt eines Zielelements niedrig (z. B. 0,5 Atom-% oder niedriger, oder 1 Atom-% oder niedriger) ist. Um die Gehalte von Elementen zu vergleichen, wird vorzugsweise eine Analyse mit einer Kombination von SIMS und XPS verwendet.
  • In dieser Beschreibung und dergleichen ist dann, wenn der Ausdruck „A ist in Kontakt mit B“ verwendet wird, mindestens ein Teil von A in Kontakt mit B. Mit anderen Worten: A umfasst beispielsweise einen Bereich in Kontakt mit B.
  • In dieser Beschreibung und dergleichen ist dann, wenn der Ausdruck „A ist über B positioniert“ verwendet wird, mindestens ein Teil von A über B positioniert. Mit anderen Worten: A umfasst beispielsweise einen Bereich, der über B positioniert ist.
  • In dieser Beschreibung und dergleichen überlappt sich dann, wenn der Ausdruck „A überlappt sich mit B“ verwendet wird, mindestens ein Teil von A mit B. Mit anderen Worten: A umfasst beispielsweise einen Bereich, der sich mit B überlappt.
  • In dieser Beschreibung und dergleichen kann eine Vorrichtung, die unter Verwendung einer Metallmaske oder einer feinen Metallmaske (FMM) ausgebildet wird, als Vorrichtung mit einer Metallmaske- (MM-) Struktur bezeichnet werden. In dieser Beschreibung und dergleichen kann eine Vorrichtung, die ohne Verwendung einer Metallmaske oder einer FMM ausgebildet wird, als Vorrichtung mit einer metallmaskenlosen (metal maskless, MML-) Struktur bezeichnet werden.
  • In dieser Beschreibung und dergleichen kann eine Struktur, bei der Licht emittierende Schichten von Licht emittierenden Elementen (auch als Licht emittierenden Vorrichtungen bezeichnet) mit unterschiedlichen Emissionswellenlängen getrennt ausgebildet werden, als Side-by-Side- (SBS-) Struktur bezeichnet werden. Die SBS-Struktur kann Materialien und Strukturen von Licht emittierenden Elementen optimieren und kann somit den Grad der Auswahlfreiheit von Materialien und Strukturen erhöhen, wodurch die Leuchtdichte und die Zuverlässigkeit leicht verbessert werden können.
  • In dieser Beschreibung und dergleichen wird ein Loch oder ein Elektron in einigen Fällen als Ladungsträger bezeichnet. Insbesondere kann eine Lochinjektionsschicht oder eine Elektroneninjektionsschicht als Ladungsträgerinjektionsschicht bezeichnet werden, eine Lochtransportschicht oder eine Elektronentransportschicht kann als Ladungsträgertransportschicht bezeichnet werden und eine Lochblockierschicht oder eine Elektronenblockierschicht kann als Ladungsträgerblockierschicht bezeichnet werden. Es sei angemerkt, dass sich die vorstehend beschriebene Ladungsträgerinjektionsschicht, Ladungsträgertransportschicht und Ladungsträgerblockierschicht in einigen Fällen in Abhängigkeit von der Querschnittsform oder Eigenschaften nicht voneinander unterscheiden können. Eine Schicht kann in einigen Fällen zwei oder drei Funktionen von der Ladungsträgerinjektionsschicht, der Ladungsträgertransportschicht und der Ladungsträgerblockierschicht aufweisen.
  • In dieser Beschreibung und dergleichen umfasst ein Licht emittierendes Element eine EL-Schicht zwischen einem Paar von Elektroden. Die EL-Schicht umfasst mindestens eine Licht emittierende Schicht. Beispiele für Schichten (auch als Funktionsschichten bezeichnet) in der EL-Schicht umfassen eine Licht emittierende Schicht, Ladungsträgerinjektionsschichten (eine Lochinjektionsschicht und eine Elektroneninjektionsschicht), Ladungsträgertransportschichten (eine Lochtransportschicht und eine Elektronentransportschicht) und Ladungsträgerblockierschichten (eine Lochblockierschicht und eine Elektronenblockierschicht). In dieser Beschreibung und dergleichen umfasst ein Licht empfangendes Element (auch als Licht empfangende Vorrichtung bezeichnet) mindestens eine Aktivschicht, die als photoelektrische Umwandlungsschicht dient, zwischen einem Paar von Elektroden. In dieser Beschreibung und dergleichen kann eine des Paars von Elektroden als Pixelelektrode bezeichnet werden und die andere kann als gemeinsame Elektrode bezeichnet werden.
  • In dieser Beschreibung und dergleichen bezeichnet eine Opferschicht (welche auch als Maskenschicht bezeichnet werden kann) eine Schicht, die mindestens oberhalb einer Licht emittierenden Schicht (insbesondere einer zu einer Inselform verarbeiteten Schicht unter in einer EL-Schicht enthaltenen Schichten) positioniert ist und eine Funktion zum Schützen der Licht emittierenden Schicht in dem Herstellungsprozess aufweist.
  • In dieser Beschreibung und dergleichen bezeichnet eine Trennung ein Phänomen, in dem eine Schicht, ein Film oder eine Elektrode aufgrund der Form ihrer Bildungsoberfläche (z. B. einer Stufe) gespalten wird.
  • (Ausführungsform 1)
  • Bei dieser Ausführungsform werden Halbleitervorrichtungen von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung anhand von 1A bis 19B beschrieben.
  • Eine Halbleitervorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst eine Halbleiterschicht, eine erste leitende Schicht, eine zweite leitende Schicht, eine dritte leitende Schicht, eine erste Isolierschicht, eine zweite Isolierschicht, eine dritte Isolierschicht, eine vierte Isolierschicht, eine fünfte Isolierschicht und eine sechste Isolierschicht.
  • Die erste leitende Schicht dient als eine von einer Source-Elektrode und einer Drain-Elektrode eines Transistors.
  • Die erste Isolierschicht ist in Kontakt mit der Oberseite der ersten leitenden Schicht; die zweite Isolierschicht ist in Kontakt mit der Oberseite der ersten Isolierschicht; die dritte Isolierschicht ist in Kontakt mit der Oberseite der zweiten Isolierschicht; die vierte Isolierschicht ist in Kontakt mit der Oberseite der dritten Isolierschicht; und die fünfte Isolierschicht ist in Kontakt mit der Oberseite der vierten Isolierschicht. Die ersten bis fünften Isolierschichten können eine erste Öffnung (welche auch als erster Öffnungsabschnitt bezeichnet werden kann) umfassen, die die erste leitende Schicht erreicht. In dieser Beschreibung und dergleichen kann der Begriff „Öffnung“ durch den Begriff „Öffnungsabschnitt“ ersetzt werden.
  • Die zweite leitende Schicht ist über der fünften Isolierschicht positioniert. Die zweite leitende Schicht kann eine zweite Öffnung (welche auch als zweiter Öffnungsabschnitt bezeichnet werden kann) umfassen, die sich mit der ersten Öffnung überlappt. Die zweite leitende Schicht dient als die andere der Source-Elektrode und der Drain-Elektrode des Transistors.
  • Die Halbleiterschicht ist in Kontakt mit der Oberseite der ersten leitenden Schicht und den Seitenflächen der ersten bis fünften Isolierschichten. In dem Fall, in dem die ersten bis fünften Isolierschichten mit der ersten Öffnung versehen sind, ist die Halbleiterschicht in Kontakt mit der Oberseite der ersten leitenden Schicht und den Seitenflächen der ersten bis fünften Isolierschichten innerhalb der ersten Öffnung. Die Halbleiterschicht ist in Kontakt mit der zweiten leitenden Schicht. Die Halbleiterschicht enthält vorzugsweise ein Metalloxid.
  • Die sechste Isolierschicht ist über der Halbleiterschicht positioniert. Die sechste Isolierschicht dient als Gate-Isolierschicht.
  • Die dritte leitende Schicht ist über der sechsten Isolierschicht positioniert und überlappt sich mit der Halbleiterschicht, wobei die sechste Isolierschicht zwischen der dritten leitenden Schicht und der Halbleiterschicht bereitgestellt ist. In dem Fall, in dem die ersten bis fünften Isolierschichten mit der ersten Öffnung versehen sind und die zweite leitende Schicht mit der zweiten Öffnung versehen ist, überlappt sich die dritte leitende Schicht in einer Position, die sich mit der ersten Öffnung und der zweiten Öffnung überlappt, mit der Halbleiterschicht, wobei die sechste Isolierschicht zwischen der dritten leitenden Schicht und der Halbleiterschicht bereitgestellt ist. Die dritte leitende Schicht dient als Gate-Elektrode des Transistors.
  • Die erste Isolierschicht umfasst einen Bereich, der einen höheren Wasserstoffgehalt aufweist als die zweite Isolierschicht. Die fünfte Isolierschicht umfasst einen Bereich, der einen höheren Wasserstoffgehalt aufweist als die vierte Isolierschicht.
  • Die dritte Isolierschicht enthält Sauerstoff. Die dritte Isolierschicht umfasst vorzugsweise einen Bereich, der einen höheren Sauerstoffgehalt aufweist als die erste Isolierschicht. Die dritte Isolierschicht umfasst vorzugsweise einen Bereich, der einen höheren Sauerstoffgehalt aufweist als die fünfte Isolierschicht. Die dritte Isolierschicht umfasst vorzugsweise einen Bereich, der einen höheren Sauerstoffgehalt aufweist als die zweite Isolierschicht. Die dritte Isolierschicht umfasst vorzugsweise einen Bereich, der einen höheren Sauerstoffgehalt aufweist als die vierte Isolierschicht.
  • Die erste Isolierschicht ist in Kontakt mit dem Bereich der Halbleiterschicht, an den ein elektrisches Feld des Gates nicht leicht angelegt wird (auch als Offset-Bereich bezeichnet). Wenn der Offset-Bereich einen hohen Widerstand aufweist, könnte sich die Feldeffektbeweglichkeit des Transistors verringern. Die erste Isolierschicht mit einem hohen Wasserstoffgehalt kann die Widerstände des Bereichs der Halbleiterschicht, der in Kontakt mit der ersten Isolierschicht ist, und der Umgebung des Bereichs verringern. Folglich kann eine Verringerung der Feldeffektbeweglichkeit aufgrund des Offset-Bereichs verhindert werden.
  • Die fünfte Isolierschicht mit einem hohen Wasserstoffgehalt kann die Widerstände des Bereichs der Halbleiterschicht, der in Kontakt mit der fünften Isolierschicht ist, und der Umgebung des Bereichs verringern.
  • In der Halbleiterschicht können der Bereich in Kontakt mit der ersten Isolierschicht und der Bereich in Kontakt mit der fünften Isolierschicht als niederohmige Bereiche (auch als n+-Typ-Bereiche oder n+-Bereiche bezeichnet) angesehen werden.
  • Die dritte Isolierschicht ist in Kontakt mit einem Kanalbildungsbereich der Halbleiterschicht. Es handelt sich bei dem Kanalbildungsbereich um einen hochohmigen Bereich mit einer niedrigen Ladungsträgerkonzentration. Der Kanalbildungsbereich kann als i-Typ- (intrinsischer) oder im Wesentlichen i-Typ-Bereich angesehen werden. Indem die dritte Isolierschicht einen hohen Sauerstoffgehalt aufweist, kann sie die Ausbildung eines i-Typ-Bereichs in dem Bereich der Halbleiterschicht, der in Kontakt mit der dritten Isolierschicht ist, und der Umgebung dieses Bereichs erleichtern.
  • In der Halbleiterschicht in dem Transistor einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird der niederohmige Bereich in Kontakt mit der ersten Isolierschicht zwischen dem Bereich in Kontakt mit der ersten leitenden Schicht und dem i-Typ-Bereich in Kontakt mit der dritten Isolierschicht bereitgestellt. Hier kann in dem Fall, in dem die erste leitende Schicht als Drain-Elektrode dient und die zweite leitende Schicht als Source-Elektrode dient, die Halbleiterschicht als umfassend den niederohmigen Bereich zwischen dem Bereich in Kontakt mit der Drain-Elektrode und dem Kanalbildungsbereich angesehen. Bei dieser Struktur wird ein hohes elektrisches Feld in der Umgebung eines Drain-Bereichs nicht leicht erzeugt, und die Erzeugung von heißen Ladungsträgern bzw. Hot-Carriers und die Verschlechterung des Transistors werden verhindert.
  • In ähnlicher Weise wird in der Halbleiterschicht in dem Transistor einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der niederohmige Bereich in Kontakt mit der fünften Isolierschicht zwischen dem Bereich in Kontakt mit der zweiten leitenden Schicht und dem i-Typ-Bereich in Kontakt mit der dritten Isolierschicht bereitgestellt. Hier kann in dem Fall, in dem die erste leitende Schicht als Source-Elektrode dient und die zweite leitende Schicht als Drain-Elektrode dient, die Halbleiterschicht als umfassend den niederohmigen Bereich zwischen dem Bereich in Kontakt mit der Drain-Elektrode und dem Kanalbildungsbereich angesehen. Bei dieser Struktur wird ein hohes elektrisches Feld in der Umgebung eines Drain-Bereichs nicht leicht erzeugt, und die Erzeugung von Hot-Carriers und die Verschlechterung des Transistors werden verhindert.
  • Wie vorstehend beschrieben, kann der Transistor einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine hohe Zuverlässigkeit unabhängig davon aufweisen, welche der ersten leitenden Schicht oder der zweiten leitenden Schicht die Drain-Elektrode ist. Folglich kann die Designflexibilität der Halbleitervorrichtung erhöht werden.
  • Die zweite Isolierschicht weist einen niedrigeren Wasserstoffgehalt auf als die erste Isolierschicht. In ähnlicher Weise weist die vierte Isolierschicht einen niedrigeren Wasserstoffgehalt auf als die fünfte Isolierschicht. Daher ist es möglich, die Diffusion von Wasserstoff von der zweiten Isolierschicht oder der vierten Isolierschicht in die dritte Isolierschicht und den Bereich der Halbleiterschicht, an den ein elektrisches Feld des Gates ausreichend angelegt wird (den Bereich, der ein i-Typ sein soll), zu verhindern.
  • Wie vorstehend beschrieben, kann sich dann, wenn die Halbleiterschicht in Kontakt mit den ersten bis fünften Isolierschichten bereitgestellt wird, der Kanalbildungsbereich der Halbleiterschicht in einer Position befinden, an die ein elektrisches Feld des Gates ausreichend angelegt wird. Des Weiteren kann der Widerstand des Offset-Bereichs der Halbleiterschicht verringert werden. Daher kann verhindert werden, dass die Feldeffektbeweglichkeit des Transistors verringert wird, und der Transistor kann vorteilhafte elektrische Eigenschaften aufweisen.
  • In der Halbleiterschicht werden die Bereiche in Kontakt mit den ersten bis fünften Isolierschichten zwischen dem Bereich in Kontakt mit der ersten leitenden Schicht und dem Bereich in Kontakt mit der zweiten leitenden Schicht bereitgestellt. Diese fünf Isolierschichten bilden eine mehrschichtige Struktur, die eine Symmetrie in Bezug auf die dritte Isolierschicht aufweist; daher kann die Halbleiterschicht eine angemessene Ladungsträgerkonzentrationsverteilung in der Kanallängsrichtung aufweisen. Dies ermöglicht auch dem Transistor, vorteilhafte elektrische Eigenschaften aufzuweisen. Zusätzlich kann die Zuverlässigkeit des Transistors verbessert werden.
  • Die erste Isolierschicht und die fünfte Isolierschicht sind jeweils vorzugsweise eine Schicht, von der durch Erwärmung Wasserstoff abgegeben wird. In diesem Fall können die erste Isolierschicht und die fünfte Isolierschicht leicht der Halbleiterschicht Wasserstoff zuführen.
  • Die zweite Isolierschicht und die vierte Isolierschicht sind jeweils vorzugsweise eine Schicht, die die Diffusion von Sauerstoff nicht leicht zulässt. In diesem Fall kann verhindert werden, dass Sauerstoff von der dritten Isolierschicht über die zweite Isolierschicht oder die vierte Isolierschicht abgegeben wird.
  • Die zweite Isolierschicht und die vierte Isolierschicht sind jeweils vorzugsweise eine Schicht, die die Diffusion von Wasserstoff nicht leicht zulässt. In diesem Fall kann verhindert werden, dass Wasserstoff von der Außenseite des Transistors über die zweite Isolierschicht oder die vierte Isolierschicht in die Halbleiterschicht (insbesondere den Kanalbildungsbereich) diffundiert wird.
  • Die dritte Isolierschicht ist vorzugsweise eine Schicht, von der durch Erwärmung Sauerstoff abgegeben wird. In diesem Fall kann die dritte Isolierschicht leicht der Halbleiterschicht Sauerstoff zuführen.
  • Die dritte Isolierschicht ist vorzugsweise eine isolierende Oxidschicht oder eine isolierende Oxynitridschicht
  • Beispielweise ist es vorzuziehen, dass die erste Isolierschicht, die zweite Isolierschicht, die vierte Isolierschicht und die fünfte Isolierschicht jeweils eine Siliziumnitridschicht oder eine Siliziumnitridoxidschicht sind und die dritte Isolierschicht eine Siliziumoxidschicht oder eine Siliziumoxynitridschicht ist.
  • Als weiteres Bespiel ist es vorzuziehen, dass die erste Isolierschicht und die fünfte Isolierschicht jeweils eine Siliziumnitridschicht oder eine Siliziumnitridoxidschicht sind, die zweite Isolierschicht und die vierte Isolierschicht jeweils eine Aluminiumoxidschicht sind und die dritte Isolierschicht eine Siliziumoxidschicht oder eine Siliziumoxynitridschicht ist.
  • Der Wasserstoffgehalt der Isolierschicht ist niedriger als der Gehalt jeder der Hauptkomponenten der Isolierschicht (z. B. Stickstoff und Silizium in einer Siliziumnitridschicht); daher werden die Wasserstoffgehalte der ersten Isolierschicht, der zweiten Isolierschicht, der vierten Isolierschicht und der fünften Isolierschicht vorzugsweise durch SIMS-Analyse verglichen.
  • Selbst wenn die Hauptkomponenten der ersten Isolierschicht gleich wie diejenigen der zweiten Isolierschicht sind (z. B. selbst wenn beide der Isolierschichten Siliziumnitridschichten sind), können sich diese Isolierschichten in einigen Fällen durch eine Beobachtung des Querschnitts voneinander unterscheiden. Beispielsweise wird in einem transmittierten Elektron- (TE-) Bild, das durch eine Rastertransmissionselektronenmikroskopie (scanning transmission electron microscope, STEM) erhalten wird, die erste Isolierschicht beobachtet, die eine höhere Helligkeit aufweist als die zweite Isolierschicht. In ähnlicher Weise können sich selbst dann, wenn die gleichen Hauptkomponenten der vierten Isolierschicht gleich wie diejenigen der fünften Isolierschicht sind, diese Isolierschichten in einigen Fällen durch eine Beobachtung des Querschnitts voneinander unterscheiden. Beispielsweise wird in einem TE-Bild, das durch STEM erhalten wird, die fünfte Isolierschicht beobachtet, die eine höhere Helligkeit aufweist als die vierte Isolierschicht.
  • Es ist vorzuziehen, dass die Halbleiterschicht einen ersten Abschnitt umfasst, der in Kontakt mit der dritten Isolierschicht ist, und der kürzeste Abstand von der Oberseite der ersten leitenden Schicht bis zum ersten Abschnitt der Halbleiterschicht länger ist als der kürzeste Abstand von der Oberseite der ersten leitenden Schicht bis zur Unterseite der dritten leitenden Schicht. In diesem Fall wird die Anlegung eines elektrischen Feldes des Gates an den Kanalbildungsbereich sichergestellt, und der Transistor kann vorteilhafte elektrische Eigenschaften aufweisen.
  • Die Halbleiterschicht ist vorzugsweise in Kontakt mit der Oberseite und der Seitenfläche der zweiten leitenden Schicht. Mit anderen Worten: Der Transistor einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist vorzugsweise eine Bottom-Kontakt-Struktur auf. In diesem Fall kann die Halbleiterschicht ausgebildet werden, nachdem die zweite leitende Schicht ausgebildet worden ist (z. B. nachdem ein zu der zweiten leitenden Schicht werdender Film verarbeitet worden ist, oder nachdem die zweite Öffnung ausgebildet worden ist), so dass Schäden an der Halbleiterschicht verhindert werden können. Die Bottom-Kontakt-Struktur wird auch bevorzugt, da der Ausbildungsschritt der ersten Öffnung und derjenige der zweiten Öffnung sukzessiv durchgeführt werden können (wobei kein Filmausbildungsschritt oder dergleichen dazwischen durchgeführt wird), und folglich können die Öffnungen leicht ausgebildet werden.
  • Nuten (Schlitze) können anstelle der ersten Öffnung und der zweiten Öffnung bereitgestellt werden.
  • [Transistor 100]
  • 1A und 4A sind Draufsichten auf einen Transistor 100. 4A unterscheidet sich von 1A dadurch, dass ein Durchmesser D143 und eine Kanalbreite W100 gezeigt sind und keine Strichpunktlinie B1-B2 gezeigt ist. In 1A und 4A werden Isolierschichten weggelassen. Es sei angemerkt, dass auch in anderen Draufsichten einige Komponenten weggelassen werden.
  • 1B und 4B sind Querschnittsansichten entlang Strichpunktlinien A1-A2 in 1A bzw. 4A. 4B kann als vergrößerte Ansicht der 1B angesehen werden. 1B zeigt eine Öffnung 141, eine Öffnung 143, einen kürzesten Abstand T1 und einen kürzesten Abstand T2, und 4B zeigt den Durchmesser D143, die Kanalbreite W100, eine Kanallänge L100, einen Bereich 108n, eine Dicke T110 und einen Winkel Θ110. Die anderen Komponenten sind zwischen 1B und 4B gemeinsam. 1C ist eine Querschnittsansicht entlang der Strichpunktlinie B1-B2 in 1A.
  • 2 ist eine perspektivische Ansicht des Transistors 100. Die Isolierschichten sind in 2 nicht gezeigt. 3A bis 3C sind jeweils eine perspektivische Ansicht, die einige Komponenten des Transistors 100 zeigt.
  • Der Transistor 100 ist über einem Substrat 102 bereitgestellt. Der Transistor 100 umfasst eine leitende Schicht 112a, eine Isolierschicht 110 (eine Isolierschicht 110a, eine Isolierschicht 110b, eine Isolierschicht 110c, eine Isolierschicht 110d und eine Isolierschicht 110e), eine Halbleiterschicht 108, eine leitende Schicht 112b, eine Isolierschicht 106 und eine leitende Schicht 104. Die Schichten, die den Transistor 100 bilden, können jeweils eine einschichtige Struktur oder eine mehrschichtige Struktur aufweisen. Die Isolierschicht 110 wird nicht notwendigerweise als Komponente des Transistors 100 angesehen. Mit anderen Worten: Eine Halbleitervorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann als umfassend den Transistor 100 und die Isolierschicht 110 angesehen werden.
  • Die leitende Schicht 112a ist über dem Substrat 102 bereitgestellt. Die leitende Schicht 112a dient als eine von einer Source-Elektrode und einer Drain-Elektrode des Transistors 100.
  • Die Isolierschicht 110 ist über dem Substrat 102 und der leitenden Schicht 112a positioniert. Die Isolierschicht 110 ist in Kontakt mit der leitenden Schicht 112a. Die Isolierschicht 110 umfasst die Öffnung 141, die die leitende Schicht 112a erreicht.
  • Die Isolierschicht 110 weist eine mehrschichtige Struktur auf, die aus der Isolierschicht 110a über dem Substrat 102 und der leitenden Schicht 112a, der Isolierschicht 110b über der Isolierschicht 110a, der Isolierschicht 110c über der Isolierschicht 110b, der Isolierschicht 110d über der Isolierschicht 110c und der Isolierschicht 110e über der Isolierschicht 110d gebildet wird.
  • Die leitende Schicht 112b ist über der Isolierschicht 110 positioniert. Die leitende Schicht 112b umfasst die Öffnung 143, die sich mit der Öffnung 141 überlappt. Die leitende Schicht 112b dient als die andere von der Source-Elektrode und der Drain-Elektrode des Transistors 100.
  • 3A ist eine perspektivische Ansicht, die die leitende Schicht 112a, die leitende Schicht 112b, die Öffnung 141 und die Öffnung 143 zeigt. Es sei angemerkt, dass die Öffnung 141, die in der Isolierschicht 110 bereitgestellt wird, durch gestrichelte Linien dargestellt wird. Wie in 3A gezeigt, umfasst die leitende Schicht 112b die Öffnung 143 in einem Bereich, der sich mit der leitenden Schicht 112a überlappt. Es ist vorzuziehen, dass die leitende Schicht 112b nicht innerhalb der Öffnung 141 bereitgestellt wird. Mit anderen Worten: Es ist vorzuziehen, dass die leitende Schicht 112b keinen Bereich umfasst, der in Kontakt mit der Seitenfläche der Isolierschicht 110 auf der Seite der Öffnung 141 ist.
  • Die Halbleiterschicht 108 ist in Kontakt mit der Oberseite der leitenden Schicht 112a, der Seitenfläche der Isolierschicht 110 und der Oberseite und der Seitenfläche der leitenden Schicht 112b. Die Halbleiterschicht 108 wird in Kontakt mit dem Endabschnitt der Isolierschicht 110 auf der Seite der Öffnung 141 (welcher als Seitenwand der Öffnung 141 angesehen werden kann) und dem Endabschnitt der leitenden Schicht 112b auf der Seite der Öffnung 143 (welcher als Seitenwand der Öffnung 143 angesehen werden kann) bereitgestellt. Die Halbleiterschicht 108 ist über die Öffnung 141 und die Öffnung 143 in Kontakt mit der leitenden Schicht 112a.
  • 3B ist eine perspektivische Ansicht, die die leitende Schicht 112a und die Halbleiterschicht 108 zeigt. Wie in 3B gezeigt, wird die Halbleiterschicht 108 derart bereitgestellt, dass sie die Öffnung 141 und die Öffnung 143 bedeckt.
  • Obwohl in dem in 1B gezeigten Beispiel der Endabschnitt der Halbleiterschicht 108 in Kontakt mit der Oberseite der leitenden Schicht 112b ist, ist die vorliegende Erfindung nicht auf dieses Beispiel beschränkt. Die Halbleiterschicht 108 kann einen Endabschnitt der leitenden Schicht 112b bedecken, und der Endabschnitt der Halbleiterschicht 108 kann in Kontakt mit der Oberseite der Isolierschicht 110 sein (siehe einen nachstehend beschriebenen Transistor 100B, der in 6B und dergleichen gezeigt ist).
  • Die Isolierschicht 106 ist über der Isolierschicht 110, der Halbleiterschicht 108 und der leitenden Schicht 112b positioniert. Die Isolierschicht 106 wird entlang der Seitenwand der Öffnung 141 und der Seitenwand der Öffnung 143 bereitgestellt, wobei die Halbleiterschicht 108 zwischen der Isolierschicht 106 und den Seitenwänden liegt. Die Isolierschicht 106 dient als Gate-Isolierschicht (auch als erste Gate-Isolierschicht bezeichnet) des Transistors 100.
  • Die leitende Schicht 104 ist über der Isolierschicht 106 positioniert. Die leitende Schicht 104 überlappt sich mit der Halbleiterschicht 108 in einer Position, die sich mit der Öffnung 141 und der Öffnung 143 überlappt, wobei die Isolierschicht 106 dazwischen bereitgestellt ist. Die leitende Schicht 104 dient als Gate-Elektrode (auch als erste Gate-Elektrode) des Transistors 100.
  • 3C ist eine perspektivische Ansicht, die die leitende Schicht 112a und die leitende Schicht 104 zeigt. Wie in 3C gezeigt, wird die leitende Schicht 104 derart bereitgestellt, dass sie die Öffnung 141 und die Öffnung 143 bedeckt.
  • [Isolierschicht 110]
  • Obwohl bei dieser Ausführungsform hauptsächlich Beispiele beschrieben werden, in denen die Isolierschicht 110 eine mehrschichtige Struktur aufweist, die aus fünf Schichten gebildet wird, kann die Isolierschicht 110 eine mehrschichtige Struktur aufweisen, die aus sechs oder mehr Schichten gebildet wird.
  • Die Schichten, die die Isolierschicht 110 bilden, werden vorzugsweise unter Verwendung von anorganischen Isolierfilmen ausgebildet. Beispiele für den anorganischen Isolierfilm umfassen einen isolierenden Oxidfilm, einen isolierenden Nitridfilm, einen isolierenden Oxynitridfilm und einen isolierenden Nitridoxidfilm. Beispiele für den isolierenden Oxidfilm umfassen einen Siliziumoxidfilm, einen Aluminiumoxidfilm, einen Magnesiumoxidfilm, einen Galliumoxidfilm, einen Germaniumoxidfilm, einen Yttriumoxidfilm, einen Zirconiumoxidfilm, einen Lanthanoxidfilm, einen Neodymoxidfilm, einen Hafniumoxidfilm, einen Tantaloxidfilm, einen Ceroxidfilm, einen Gallium-Zink-Oxid-Film und einen Hafniumaluminatfilm. Beispiele für den isolierenden Nitridfilm umfassen einen Siliziumnitridfilm und einen Aluminiumnitridfilm. Beispiele für den isolierenden Oxynitridfilm umfassen einen Siliziumoxynitridfilm, einen Aluminiumoxynitridfilm, einen Galliumoxynitridfilm, einen Yttriumoxynitridfilm und einen Hafniumoxynitridfilm. Beispiele für den isolierenden Nitridoxidfilm umfassen einen Siliziumnitridoxidfilm und ein Aluminiumnitridoxidfilm.
  • Die Isolierschicht 110 umfasst einen Abschnitt, der in Kontakt mit der Halbleiterschicht 108 ist. In dem Fall, in dem die Halbleiterschicht 108 unter Verwendung eines Oxidhalbleiters ausgebildet wird, wird mindestens ein Teil des Abschnitts der Isolierschicht 110, der in Kontakt mit der Halbleiterschicht 108 ist, vorzugsweise unter Verwendung eines Oxids ausgebildet, um die Eigenschaften der Grenzfläche zwischen der Halbleiterschicht 108 und der Isolierschicht 110 zu verbessern. Insbesondere wird der Abschnitt der Isolierschicht 110, der in Kontakt mit einem Kanalbildungsbereich der Halbleiterschicht 108 ist, vorzugsweise unter Verwendung eines Oxids ausgebildet. Es handelt sich bei dem Kanalbildungsbereich um einen hochohmigen Bereich mit einer niedrigen Ladungsträgerkonzentration. Der Kanalbildungsbereich kann als i-Typ-(intrinsischer) oder im Wesentlichen i-Typ-Bereich angesehen werden.
  • Als Isolierschicht 110c, die in Kontakt mit dem Kanalbildungsbereich der Halbleiterschicht 108 ist, wird vorzugsweise eine Schicht verwendet, die Sauerstoff enthält. Es ist vorzuziehen, dass die Isolierschicht 110c einen Bereich mit einem höheren Sauerstoffgehalt als mindestens eine von den Isolierschichten 110a, 110b, 110d und 110e umfasst. Es ist besonders vorzuziehen, dass die Isolierschicht 110c einen Bereich mit einem höheren Sauerstoffgehalt als jede der Isolierschichten 110a, 110b, 110d und 110e umfasst.
  • Die Isolierschicht 110c wird vorzugsweise unter Verwendung eines oder mehrerer von den isolierenden Oxidfilmen und isolierenden Oxynitridfilmen ausgebildet, die vorstehend beschrieben worden sind. Insbesondere wird die Isolierschicht 110c vorzugsweise unter Verwendung eines Siliziumoxidfilms und/oder eines Siliziumoxynitridfilms ausgebildet. Indem die Isolierschicht 110c einen hohen Sauerstoffgehalt aufweist, kann sie die Ausbildung eines i-Typ-Bereichs in dem Bereich der Halbleiterschicht 108, der in Kontakt mit der Isolierschicht 110c ist, und der Umgebung dieses Bereichs erleichtern.
  • Es ist ferner vorzuziehen, dass ein Film, von dem durch Erwärmung Sauerstoff abgegeben wird, für die Isolierschicht 110c verwendet wird. Wenn die Isolierschicht 110c durch Erwärmung während des Herstellungsprozesses des Transistors 100 Sauerstoff abgibt, kann der Halbleiterschicht 108 der Sauerstoff zugeführt werden. Die Sauerstoffzufuhr von der Isolierschicht 110c zu der Halbleiterschicht 108, insbesondere zu dem Kanalbildungsbereich der Halbleiterschicht 108, verringert die Menge an Sauerstofffehlstellen in der Halbleiterschicht 108, so dass der Transistor vorteilhafte elektrische Eigenschaften und eine hohe Zuverlässigkeit aufweisen kann.
  • Beispielsweise kann die Isolierschicht 110c mit Sauerstoff versorgt werden, wenn eine Wärmebehandlung oder eine Plasmabehandlung in einer Sauerstoff enthaltenden Atmosphäre durchgeführt wird. Alternativ kann ein Oxidfilm durch ein Sputterverfahren in einer Sauerstoff enthaltenden Atmosphäre über der Oberseite der Isolierschicht 110c ausgebildet werden, um Sauerstoff zuzuführen. Danach kann der Oxidfilm entfernt werden. Es sei angemerkt, dass bei der Ausführungsform 2 ein Beispiel beschrieben wird, in dem die Isolierschicht 110c durch eine Distickstoffmonoxid- (N2O-) Plasmabehandlung und die Ausbildung einer Metalloxidschicht 149 mit Sauerstoff versorgt wird.
  • Die Isolierschicht 110c wird vorzugsweise durch ein Filmausbildungsverfahren, wie z. B. ein Sputterverfahren oder ein plasmaunterstütztes chemisches Gasphasenabscheidungs- (plasma-enhanced chemical vapor deposition, PECVD-) Verfahren, ausgebildet. Es ist besonders vorzuziehen, dass ein Sputterverfahren, bei dem kein Wasserstoffgas als Filmausbildungsgas verwendet werden muss, zum Einsatz kommt, um einen Film mit einem sehr niedrigen Wasserstoffgehalt auszubilden. In diesem Fall wird die Zufuhr von Wasserstoff zu der Halbleiterschicht 108 verhindert, und die elektrischen Eigenschaften des Transistors 100 können stabilisiert werden.
  • Die Halbleiterschicht 108 umfasst einen Bereich (Offset-Bereich), an den ein elektrisches Feld des Gates nicht leicht angelegt wird. Die Isolierschicht 110a wird vorzugsweise in Kontakt mit dem Offset-Bereich bereitgestellt.
  • Die Isolierschicht 110a umfasst einen Bereich, der einen höheren Wasserstoffgehalt aufweist als die Isolierschicht 110b. Die Isolierschicht 110a umfasst vorzugsweise einen Bereich, der einen höheren Wasserstoffgehalt aufweist als die Isolierschicht 110d.
  • Wenn der Offset-Bereich einen hohen Widerstand aufweist, könnte sich die Feldeffektbeweglichkeit des Transistors 100 verringert. Die Isolierschicht 110a mit einem hohen Wasserstoffgehalt kann die Widerstände des Bereichs der Halbleiterschicht 108, der in Kontakt mit der Isolierschicht 110a ist, und der Umgebung des Bereichs verringern (siehe die zwei unteren Bereiche 108n in 4B). Folglich kann eine Verringerung der Feldeffektbeweglichkeit aufgrund des Offset-Bereichs verhindert werden.
  • Die Isolierschicht 110a ist vorzugsweise eine Schicht, von der durch Erwärmung Sauerstoff abgegeben wird. Wenn die Isolierschicht 110a durch Erwärmung während des Herstellungsprozesses des Transistors 100 Wasserstoff abgibt, kann der Halbleiterschicht 108 der Wasserstoff zugeführt werden. Wenn der Offset-Bereich der Halbleiterschicht 108 mit Wasserstoff versorgt wird, kann der Offset-Bereich einen niedrigeren Widerstand aufweisen, wodurch die Verringerung der Feldeffektbeweglichkeit verhindert werden kann.
  • In ähnlicher Weise umfasst die Isolierschicht 110e einen Bereich, der einen höheren Wasserstoffgehalt aufweist als die Isolierschicht 110d. Die Isolierschicht 110e umfasst vorzugsweise einen Bereich, der einen höheren Wasserstoffgehalt aufweist als die Isolierschicht 110b.
  • Die Isolierschicht 110e mit einem hohen Wasserstoffgehalt kann die Widerstände des Bereichs der Halbleiterschicht 108, der in Kontakt mit der Isolierschicht 110e ist, und der Umgebung des Bereichs verringern (siehe die zwei oberen Bereiche 108n in 4B).
  • Die Isolierschicht 110e ist vorzugsweise eine Schicht, von der durch Erwärmung Wasserstoff abgegeben wird. Wenn die Isolierschicht 110e durch Erwärmung während des Herstellungsprozesses des Transistors 100 Wasserstoff abgibt, kann der Halbleiterschicht 108 der Wasserstoff zugeführt werden. In diesem Fall kann ein niederohmiger Bereich in der Umgebung des Bereichs der Halbleiterschicht 108, der in Kontakt mit der leitenden Schicht 112b ist, ausgebildet werden.
  • In der Halbleiterschicht 108 des Transistors 100 wird der niederohmige Bereich in Kontakt mit der Isolierschicht 110a zwischen dem Bereich in Kontakt mit der leitenden Schicht 112a und dem i-Typ-Bereich in Kontakt mit der Isolierschicht 110c bereitgestellt. Hier kann in dem Fall, in dem leitende Schicht 112a als Drain-Elektrode dient und die leitende Schicht 112b als Source-Elektrode dient, die Halbleiterschicht 108 als umfassend den niederohmigen Bereich zwischen dem Bereich in Kontakt mit der Drain-Elektrode und dem Kanalbildungsbereich angesehen. Bei dieser Struktur wird ein hohes elektrisches Feld in der Umgebung eines Drain-Bereichs nicht leicht erzeugt, und die Erzeugung von Hot-Carriers und die Verschlechterung des Transistors werden verhindert.
  • In ähnlicher Weise wird in der Halbleiterschicht 108 des Transistors 100 der niederohmige Bereich in Kontakt mit der Isolierschicht 110e zwischen dem Bereich in Kontakt mit der leitenden Schicht 112b und dem i-Typ-Bereich in Kontakt mit der Isolierschicht 110c bereitgestellt. Hier kann in dem Fall, in dem leitende Schicht 112a als Source-Elektrode dient und die leitende Schicht 112b als Drain-Elektrode dient, die Halbleiterschicht 108 als umfassend den niederohmigen Bereich zwischen dem Bereich in Kontakt mit der Drain-Elektrode und dem Kanalbildungsbereich angesehen. Bei dieser Struktur wird ein hohes elektrisches Feld in der Umgebung eines Drain-Bereichs nicht leicht erzeugt, und die Erzeugung von Hot-Carriers und die Verschlechterung des Transistors werden verhindert.
  • Wie vorstehend beschrieben, kann der Transistor einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine hohe Zuverlässigkeit unabhängig davon aufweisen, ob die leitende Schicht 112a oder die leitende Schicht 112b die Drain-Elektrode ist. Folglich kann die Designflexibilität der Halbleitervorrichtung erhöht werden.
  • Die Isolierschicht 110b weist eine niedrigere Wasserstoffkonzentration auf als die Isolierschicht 110a. Die Isolierschicht 110d weist eine niedrigere Wasserstoffkonzentration auf als die Isolierschicht 110e. Daher ist es möglich, die Diffusion von Wasserstoff von der Isolierschicht 110b oder der Isolierschicht 110d in die Isolierschicht 110c und den Bereich der Halbleiterschicht 108, an den ein elektrisches Feld des Gates ausreichend angelegt wird (den Bereich, der ein i-Typ sein soll), zu verhindern.
  • Die Isolierschichten 110b und 110d werden jeweils vorzugsweise unter Verwendung eines Films ausgebildet, der die Diffusion von Sauerstoff nicht leicht zulässt. In diesem Fall kann verhindert werden, dass Sauerstoff, der in der Isolierschicht 110c enthalten ist, wegen der Erwärmung über die Isolierschicht 110b und die Isolierschicht 110d in Richtung des Substrats 102 bzw. in Richtung der Isolierschicht 110e diffundiert wird. Mit anderen Worten: Wenn die Isolierschichten 110b und 110d, die die Diffusion von Sauerstoff nicht leicht zulassen, unterhalb bzw. oberhalb der Isolierschicht 110c bereitgestellt werden, so dass die Isolierschicht 110c dazwischen gehalten wird, kann Sauerstoff in der Isolierschicht 110c eingeschlossen werden. Folglich kann der Halbleiterschicht 108 Sauerstoff effektiv zugeführt werden.
  • Die Isolierschichten 110b und 110d werden jeweils vorzugsweise unter Verwendung eines Films ausgebildet, der die Diffusion von Wasserstoff nicht leicht zulässt. In diesem Fall kann verhindert werden, dass Wasserstoff von der Außenseite des Transistors über die Isolierschicht 110b oder 110d in die Halbleiterschicht 108 diffundiert wird. In ähnlicher Weise kann verhindert werden, dass Wasserstoff von der Isolierschicht 110a über die Isolierschicht 110b in die Halbleiterschicht 108 diffundiert wird. Des Weiteren kann verhindert werden, dass Wasserstoff von der Isolierschicht 110e über die Isolierschicht 110d in die Halbleiterschicht 108 diffundiert wird.
  • Es ist vorzuziehen, dass die Isolierschicht 110a, die Isolierschicht 110b, die Isolierschicht 110d und die Isolierschicht 110e jeweils unter Verwendung eines oder mehrerer von dem isolierenden Oxidfilm, dem isolierenden Nitridfilm, dem isolierenden Oxynitridfilm und dem isolierenden Nitridoxidfilm, die vorstehend beschrieben worden sind, ausgebildet werden. Insbesondere ist es vorzuziehen, dass die Isolierschicht 110a, die Isolierschicht 110b, die Isolierschicht 110d und die Isolierschicht 110e jeweils unter Verwendung eines oder mehrerer von einem Siliziumnitridfilm, einem Siliziumnitridoxidfilm, einem Siliziumoxynitridfilm, einem Aluminiumoxidfilm, einem Aluminiumoxynitridfilm, einem Aluminiumnitridfilm, einem Hafniumoxidfilm und einem Hafniumaluminatfilm ausgebildet werden.
  • Es ist vorzuziehen, dass die Isolierschicht 110a, die Isolierschicht 110b, die Isolierschicht 110d und die Isolierschicht 110e jeweils unter Verwendung eines oder mehrerer von dem isolierenden Nitridfilm und dem isolierenden Nitridoxidfilm, die vorstehend beschrieben worden sind, ausgebildet werden. Insbesondere ist es vorzuziehen, dass die Isolierschicht 110a, die Isolierschicht 110b, die Isolierschicht 110d und die Isolierschicht 110e jeweils unter Verwendung eines Siliziumnitridfilms und/oder eines Siliziumnitridoxidfilms ausgebildet werden.
  • Ein Siliziumnitridfilm und ein Siliziumnitridoxidfilm sind für die Isolierschichten 110b und 110d geeignet, da sie geringere Verunreinigungen (z. B. Wasser und Wasserstoff) abgeben und mit geringerer Wahrscheinlichkeit Sauerstoff und Wasserstoff durchlassen. In Abhängigkeit von den Filmausbildungsbedingungen (z. B. dem Filmausbildungsgas oder der Leistung bei der Filmausbildung) können ein Siliziumnitridfilm und ein Siliziumnitridoxidfilm jeweils ein Film sein, der viel Wasserstoff abgibt; daher können ein Siliziumnitridfilm und ein Siliziumnitridoxidfilm auch für die Isolierschicht 110a und die Isolierschicht 110e geeignet verwendet werden.
  • Die Isolierschicht 110b und die Isolierschicht 110d können beispielsweise unter Verwendung eines beliebigen der vorstehend beschriebenen Aluminium enthaltenden Filme ausgebildet werden. Die Isolierschicht 110b und die Isolierschicht 110d werden jeweils vorzugsweise beispielsweise unter Verwendung eines Aluminiumoxidfilms ausgebildet. Ein Aluminiumoxidfilm ist geeignet, da er einen niedrigeren Wasserstoffgehalt als ein Siliziumnitridfilm aufweisen kann.
  • Die leitenden Schichten 112a und 112b werden in einigen Fällen durch Sauerstoff, der in der Isolierschicht 110c enthalten ist, oxidiert und weisen einen hohen Widerstand auf. Indem die Isolierschicht 110b zwischen der Isolierschicht 110c und der leitenden Schicht 112a bereitgestellt wird, kann verhindert werden, dass die leitende Schicht 112a oxidiert wird und einen hohen Widerstand aufweist. Auf ähnliche Weise kann, indem die Isolierschicht 110d zwischen der Isolierschicht 110c und der leitenden Schicht 112b bereitgestellt wird, verhindert werden, dass die leitende Schicht 112b oxidiert wird und einen hohen Widerstand aufweist, und die Menge an Sauerstoff, der von der Isolierschicht 110c zu der Halbleiterschicht 108 zugeführt wird, kann auch erhöht werden, um die Menge an Sauerstofffehlstellen in der Halbleiterschicht 108 zu verringern.
  • In der Halbleiterschicht 108 weist der Bereich in Kontakt mit der Isolierschicht 110b vorzugsweise einen höheren Widerstand als der Bereich in Kontakt mit der Isolierschicht 110a und einen niedrigeren Widerstand als der Bereich in Kontakt mit der Isolierschicht 110c auf. In der Halbleiterschicht 108 kann der Bereich in Kontakt mit der Isolierschicht 110b als n -Typ-Bereich oder n--Bereich bezeichnet werden. In der Halbleiterschicht 108 erreicht Sauerstoff, der von der Isolierschicht 110c zugeführt wird, in einigen Fällen nicht nur den Bereich in Kontakt mit der Isolierschicht 110c, sondern auch den Bereich in Kontakt mit der Isolierschicht 110b und die Umgebung dieses Bereichs. In ähnlicher Weise erreicht in der Halbleiterschicht 108 erreicht Wasserstoff, der von der Isolierschicht 110a zugeführt wird, in einigen Fällen nicht nur den Bereich in Kontakt mit der Isolierschicht 110a, sondern auch den Bereich in Kontakt mit der Isolierschicht 110b und die Umgebung dieses Bereichs. Hier würden dann, wenn die Isolierschicht 110a nicht bereitgestellt wird, der Bereich der Halbleiterschicht 108, der in Kontakt mit der Isolierschicht 110b ist, und die Umgebung des Bereichs mit Sauerstoff von der Isolierschicht 110c versorgt, um einen relativ hohen Widerstand aufzuweisen. Wenn die Halbleiterschicht 108 einen derartigen hochohmigen Bereich zwischen dem Kanalbildungsbereich und dem Bereich umfasst, der in Kontakt mit der Drain-Elektrode ist, könnte der Durchlassstrom des Transistors verringert werden. In dem Fall, in dem die Isolierschicht 110a mit einem hohen Wasserstoffgehalt bereitgestellt wird, kann im Gegensatz dazu die Wasserstoffzufuhr eine Erhöhung der Widerstände des Bereichs der Halbleiterschicht 108, der in Kontakt mit der Isolierschicht 110b ist, und der Umgebung des Bereichs verhindern, wodurch eine Verringerung des Durchlassstroms des Transistors verhindert wird.
  • Die Dicke jeder der Isolierschicht 110b und der Isolierschicht 110d ist bevorzugt größer als oder gleich 5 nm und kleiner als oder gleich 150 nm, bevorzugter größer als oder gleich 5 nm und kleiner als oder gleich 100 nm, noch bevorzugter größer als oder gleich 5 nm und kleiner als oder gleich 70 nm, sogar noch bevorzugter größer als oder gleich 10 nm und kleiner als oder gleich 70 nm, sogar noch bevorzugter größer als oder gleich 10 nm und kleiner als oder gleich 50 nm, sogar noch bevorzugter größer als oder gleich 20 nm und kleiner als oder gleich 50 nm. Wenn die Dicke jeder der Isolierschicht 110b und der Isolierschicht 110d in dem vorstehend beschriebenen Bereich liegt, kann die Menge an Sauerstofffehlstellen in der Halbleiterschicht 108, oder insbesondere in dem Kanalbildungsbereich, verringert werden. Es sei angemerkt, dass die Isolierschicht 110b und die Isolierschicht 110d die gleiche Dicke oder unterschiedliche Dicken aufweisen können.
  • Es ist vorzuziehen, dass beispielsweise die Isolierschicht 110a, die Isolierschicht 110b, die Isolierschicht 110d und die Isolierschicht 110e unter Verwendung von Siliziumnitridfilmen ausgebildet werden und die Isolierschicht 110c unter Verwendung eines Siliziumoxynitridfilms ausgebildet wird.
  • Wie vorstehend beschrieben, kann sich dann, wenn die Halbleiterschicht 108 in Kontakt mit den Isolierschichten 110a bis 110e bereitgestellt wird, der Kanalbildungsbereich der Halbleiterschicht 108 in einer Position befinden, an die ein elektrisches Feld des Gates ausreichend angelegt wird. Des Weiteren kann der Widerstand des Offset-Bereichs der Halbleiterschicht 108 verringert werden. Daher kann verhindert werden, dass die Feldeffektbeweglichkeit des Transistors 100 verringert wird, und der Transistor 100 kann vorteilhafte elektrische Eigenschaften aufweisen.
  • In der Halbleiterschicht 108 wird der Bereich in Kontakt mit der Isolierschicht 110 zwischen dem Bereich in Kontakt mit der leitenden Schicht 112a und dem Bereich in Kontakt mit der leitenden Schicht 112b bereitgestellt. Bei der Struktur der Isolierschicht 110 werden die Isolierschicht 110b und die Isolierschicht 110d mit einem niedrigen Wasserstoffgehalt unterhalb bzw. oberhalb der Isolierschicht 110c bereitgestellt, so dass die Isolierschicht 110c dazwischen gehalten wird, und die Isolierschicht 110a und die Isolierschicht 110e mit einem hohen Wasserstoffgehalt werden unterhalb bzw. oberhalb der vorstehenden dreischichtigen Struktur bereitgestellt, so dass die vorstehende dreischichtige Struktur dazwischen gehalten wird. Das heißt, dass die Struktur der Isolierschicht 110 eine Symmetrie in Bezug auf eine Linie senkrecht zu der vertikalen Richtung (die Schichtanordnungsrichtung) aufweist. Dies ermöglicht der Halbleiterschicht 108, eine angemessene Ladungsträgerkonzentrationsverteilung in der Kanallängsrichtung aufzuweisen. Folglich kann der Transistor vorteilhafte elektrische Eigenschaften und eine hohe Zuverlässigkeit aufweisen.
  • Wie in 1B gezeigt, ist der kürzeste Abstand T1 von der Oberseite der leitenden Schicht 112a bis zum Abschnitt der Halbleiterschicht 108, der in Kontakt mit der Isolierschicht 110c ist, länger als der kürzeste Abstand T2 von der Oberseite der leitenden Schicht 112a bis zur Unterseite der leitenden Schicht 104. Das heißt, dass in einer Querschnittsansicht die Unterseite der leitenden Schicht 104 innerhalb der Öffnung 141 bei einem niedrigeren Niveau liegt (näher an dem Substrat 102 liegt) als der Abschnitt der Isolierschicht 110c, der in Kontakt mit der Halbleiterschicht 108 ist. Dies ermöglicht, dass die Anlegung eines elektrischen Feldes des Gates an den Kanalbildungsbereich der Halbleiterschicht 108 sichergestellt wird, und der Transistor kann vorteilhafte elektrische Eigenschaften aufweisen.
  • Man kann sagen, dass der kürzeste Abstand T1 von der Summe der Dicke der Isolierschicht 110a und der Dicke der Isolierschicht 110b abhängt, und der kürzeste Abstand T2 von der Summe der Dicke der Halbleiterschicht 108 und der Dicke der Isolierschicht 106 abhängt. Folglich kann man sagen, dass die Summe der Dicke der Isolierschicht 110a und der Dicke der Isolierschicht 110b vorzugsweise größer ist als die Summe der Dicke der Halbleiterschicht 108 und der Dicke der Isolierschicht 106. Der kürzeste Abstand T1 ist bevorzugt das 0,5-Fache oder mehr des kürzesten Abstands T2, bevorzugter das 1,0-Fache oder mehr des kürzesten Abstands T2, noch bevorzugter mehr als das 1,0-Fache des kürzesten Abstands T2.
  • Die Dicke der Isolierschicht 110a kann derart eingestellt werden, dass die vorstehende Beziehung zwischen den kürzesten Abständen T1 und T2 besteht. Die Dicke jeder der Isolierschicht 110a und der Isolierschicht 110e ist bevorzugt größer als oder gleich 10 nm und kleiner als oder gleich 200 nm, bevorzugter größer als oder gleich 20 nm und kleiner als oder gleich 150 nm, noch bevorzugter größer als oder gleich 50 nm und kleiner als oder gleich 100 nm. Es sei angemerkt, dass die Isolierschicht 110a und die Isolierschicht 110e die gleiche Dicke oder unterschiedliche Dicken aufweisen können.
  • Es gibt keine Beschränkung bezüglich der Draufsichtsformen der Öffnung 141 und der Öffnung 143, und die Draufsichtsformen können jeweils beispielsweise ein Kreis, eine Ellipse, ein Polygon, wie z. B. ein Dreieck, ein Viereck (einschließlich eines Rechtecks, eines Rhombus und eines Quadrats), ein Fünfeck oder ein Sternpolygon, oder ein beliebiges dieser Polygone sein, deren Ecken abgerundet sind. Es sei angemerkt, dass das Polygon ein konkaves Polygon (ein Polygon, mindestens einer von dessen Innenwinkel größer als 180° ist) oder ein konvexes Polygon (ein Polygon, dessen alle Innenwinkel kleiner als oder gleich 180° ist) sein kann. Die Draufsichtsformen der Öffnung 141 und der Öffnung 143 sind vorzugsweise Kreise, wie in 1A und dergleichen gezeigt. Wenn die Draufsichtsformen der Öffnungen Kreise sind, kann die Verarbeitungsgenauigkeit bei der Ausbildung der Öffnungen hoch sein, wodurch die Öffnungen derart ausgebildet werden können, dass sie winzige Größen aufweisen. Es sei angemerkt, dass in dieser Beschreibung und dergleichen ein Kreis nicht notwendigerweise ein perfekter Kreis ist.
  • In dieser Beschreibung und dergleichen bezeichnet die Draufsichtsform der Öffnung 141 die Form des Endabschnitts der Oberseite der Isolierschicht 110 auf der Seite der Öffnung 141. Die Draufsichtsform der Öffnung 143 bezeichnet die Form des Endabschnitts der Unterseite der leitenden Schicht 112b auf der Seite der Öffnung 143.
  • Wie in 1A und dergleichen gezeigt, können die Öffnung 141 und die Öffnung 143 die gleiche Draufsichtsform oder im Wesentlichen die gleichen Draufsichtsformen aufweisen. In diesem Fall ist es vorzuziehen, dass der Endabschnitt der Unterseite der leitenden Schicht 112b auf der Seite der Öffnung 143 mit dem Endabschnitt der Oberseite der Isolierschicht 110 auf der Seite der Öffnung 141 ausgerichtet ist oder im Wesentlichen ausgerichtet ist, wie in 1B und 1C und dergleichen gezeigt. Die Unterseite der leitenden Schicht 112b bezeichnet die Oberfläche davon auf der Seite der Isolierschicht 110. Die Oberseite der Isolierschicht 110 bezeichnet die Oberfläche davon auf der Seite der leitenden Schicht 112b.
  • Es sei angemerkt, dass die Öffnung 141 und die Öffnung 143 nicht notwendigerweise die gleiche Draufsichtsform aufweisen (siehe einen nachstehend beschriebenen Transistor 100A, der in 5A und dergleichen gezeigt wird). In dem Fall, in dem die Öffnung 141 und die Öffnung 143 kreisförmige Draufsichtsformen aufweisen, können die Öffnung 141 und die Öffnung 143 konzentrisch, aber nicht notwendigerweise, angeordnet sein.
  • In dem Transistor einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die Source-Elektrode und die Drain-Elektrode bei unterschiedlichen Höhen positioniert, so dass ein Strom nach oben oder nach unten in der Halbleiterschicht fließt. Mit anderen Worten: Die Kanallängsrichtung umfasst eine Höhe- (vertikale) Komponente, so dass der Transistor einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung auch als vertikaler Transistor, Transistor mit vertikalem Kanal, vertikaler Kanal-Typ-Transistor oder dergleichen bezeichnet werden kann.
  • In dem Transistor einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können die Source-Elektrode, die Halbleiterschicht und die Drain-Elektrode derart bereitgestellt werden, dass sie sich miteinander überlappen. Daher kann die von dem Transistor eingenommene Fläche wesentlich kleiner sein als die Fläche, die von einem sogenannten Planartransistor, in dem eine planare Halbleiterschicht bereitstellt wird, eingenommen wird.
  • Die leitenden Schichten 112a, 112b und 104 können als Leitungen dienen, und der Transistor 100 kann in dem Bereich bereitgestellt werden, in dem sich diese Leitungen miteinander überlappen. Das heißt, dass die von dem Transistor 100 und den Leitungen eingenommenen Flächen in der Schaltung, die den Transistor 100 und die Leitungen umfasst, verringert werden können. Folglich kann die von der Schaltung eingenommene Fläche verringert werden, was ermöglicht, eine kleine Halbleitervorrichtung bereitzustellen.
  • Wenn die Halbleitervorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung für eine Pixelschaltung einer Anzeigevorrichtung verwendet wird, kann beispielsweise die von der Pixelschaltung eingenommene Fläche verringert werden, und die Anzeigevorrichtung kann eine hohe Auflösung aufweisen. Wenn die Halbleitervorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung für eine Treiberschaltung (z. B. eine Gateleitungstreiberschaltung und/oder eine Sourceleitungstreiberschaltung) einer Anzeigevorrichtung verwendet wird, kann beispielsweise die von der Treiberschaltung eingenommene Fläche verringert werden, und die Anzeigevorrichtung kann einen schmalen Rahmen aufweisen.
  • Die Kanallänge, Kanalbreite und dergleichen des Transistors 100 werden anhand von 4A und 4B beschrieben.
  • In der Halbleiterschicht 108 dient der Bereich in Kontakt mit der leitenden Schicht 112a als einer von einem Source-Bereich und dem Drain-Bereich, der Bereich in Kontakt mit der leitenden Schicht 112b dient als der andere von dem Source-Bereich und dem Drain-Bereich, und ein Bereich zwischen dem Source-Bereich und dem Drain-Bereich dient als Kanalbildungsbereich.
  • In der Halbleiterschicht 108 dienen der Bereich, der in Kontakt mit der Isolierschicht 110a ist, und der Bereich, der in Kontakt mit der Isolierschicht 110e ist, jeweils als niederohmiger Bereich, und der Bereich, der in Kontakt mit der Isolierschicht 110c ist, dient als Kanalbildungsbereich. In der Halbleiterschicht 108 weist der Bereich in Kontakt mit der Isolierschicht 110b in einigen Fällen einen höheren Widerstand als der Bereich in Kontakt mit der Isolierschicht 110a und einen niedrigeren Widerstand als der Bereich in Kontakt mit der Isolierschicht 110c auf. In der Halbleiterschicht 108 weist der Bereich in Kontakt mit der Isolierschicht 110d in einigen Fällen einen höheren Widerstand als der Bereich in Kontakt mit der Isolierschicht 110e und einen niedrigeren Widerstand als der Bereich in Kontakt mit der Isolierschicht 110c auf. Bei dieser Ausführungsform werden der Bereich der Halbleiterschicht 108, der in Kontakt mit der Isolierschicht 110b ist, und der Bereich der Halbleiterschicht 108, der in Kontakt mit der Isolierschicht 110d ist, so beschrieben, dass sie nicht in dem Kanalbildungsbereich enthalten sind; jedoch können diese Bereiche in dem Kanalbildungsbereich enthalten sein. Alternativ können der Bereich der Halbleiterschicht 108, der in Kontakt mit der Isolierschicht 110b ist, und der Bereich der Halbleiterschicht 108, der in Kontakt mit der Isolierschicht 110d ist, als niederohmige Bereiche bezeichnet werden. Es sei angemerkt, dass der niederohmige Bereich als Source-Bereich oder Drain-Bereich dienen kann.
  • In 4B wird die Kanallänge L100 des Transistors 100 durch einen gestrichelten Doppelpfeil dargestellt. Man kann sagen, dass in einer Querschnittsansicht die Kanallänge L100 der kürzeste Abstand zwischen dem Abschnitt der Halbleiterschicht 108, der in Kontakt mit der Isolierschicht 110b ist, und dem Abschnitt der Halbleiterschicht 108 ist, der in Kontakt mit der Isolierschicht 110d ist.
  • Die Kanallänge L100 des Transistors 100 entspricht der Länge der Seitenfläche der Isolierschicht 110c auf der Seite der Öffnung 141 in einer Querschnittsansicht. Mit anderen Worten: Die Kanallänge L100 hängt von der Dicke T110 der Isolierschicht 110c und dem Winkel Θ110 ab, der durch die Seitenfläche der Isolierschicht 110c auf der Seite der Öffnung 141 und die Bildungsoberfläche der Isolierschicht 110c (welche hier die Oberseite der Isolierschicht 110b ist) gebildet wird. Daher kann die Kanallänge L100 beispielsweise ein Wert sein, der kleiner ist als derjenige der Auflösungsgrenze einer Belichtungseinrichtung, was dem Transistor ermöglicht, eine winzige Größe aufzuweisen. Insbesondere kann ein Transistor mit einer sehr kurzen Kanallänge, der unter Verwendung einer herkömmlichen Belichtungseinrichtung für eine Massenproduktion von Flachbildschirmanzeigen (beispielsweise die minimale Linienbreite: ungefähr 2 µm oder ungefähr 1,5 µm) nicht erhalten werden konnte, erhalten werden. Außerdem kann auch ein Transistor mit einer Kanallänge von kürzer als 10 nm ohne Verwendung einer sehr teuren Belichtungseinrichtung, die in der neuesten LSI-Technik verwendet wird, erhalten werden.
  • Die Kanallänge L100 kann beispielsweise größer als oder gleich 5 nm, größer als oder gleich 7 nm, oder größer als oder gleich 10 nm und kleiner als 3 µm, kleiner als oder gleich 2,5 µm, kleiner als oder gleich 2 µm, kleiner als oder gleich 1,5 µm, kleiner als oder gleich 1,2 µm, kleiner als oder gleich 1 µm, kleiner als oder gleich 500 nm, kleiner als oder gleich 300 nm, kleiner als oder gleich 200 nm, kleiner als oder gleich 100 nm, kleiner als oder gleich 50 nm, kleiner als oder gleich 30 nm, oder kleiner als oder gleich 20 nm sein. Beispielsweise kann die Kanallänge L100 größer als oder gleich 100 nm und kleiner als oder gleich 1 µm sein.
  • Wenn die Kanallänge L100 klein ist, kann der Transistor 100 einen hohen Durchlassstrom aufweisen. Unter Verwendung des Transistors 100 kann eine Schaltung, die zur Hochgeschwindigkeitsbetrieb geeignet ist, hergestellt werden. Des Weiteren kann die Fläche, die von der Schaltung eingenommen wird, verringert werden. Deshalb kann eine Halbleitervorrichtung mit einer kleinen Größe erhalten werden. Wenn die Halbleitervorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung auf eine große oder hochauflösende Anzeigevorrichtung angewendet wird, könnte beispielsweise in dem Fall, in dem die Anzahl von Leitungen erhöht wird, die Signalverzögerung in Leitungen verringert werden und die Ungleichmäßigkeit der Anzeige verringert werden. Außerdem kann, da die von der Schaltung eingenommene Fläche verringert werden kann, der Rahmen der Anzeigevorrichtung verschmälert werden.
  • Durch Anpassung der Dicke T110 der Isolierschicht 110c und des Winkels Θ110 kann die Kanallänge L100 gesteuert werden. Es sei angemerkt, dass in 4B die Dicke T110 der Isolierschicht 110c durch den Strichpunktdoppelpfeil dargestellt wird.
  • Die Dicke T110 der Isolierschicht 110c kann beispielsweise größer als oder gleich 10 nm, größer als oder gleich 50 nm, größer als oder gleich 100 nm, größer als oder gleich 150 nm, größer als oder gleich 200 nm, größer als oder gleich 300 nm, größer als oder gleich 400 nm, oder größer als oder gleich 500 nm und kleiner als 3,0 µm, kleiner als oder gleich 2,5 µm, kleiner als oder gleich 2,0 µm, kleiner als oder gleich 1,5 µm, kleiner als oder gleich 1,2 µm, oder kleiner als oder gleich 1,0 µm sein.
  • Die Seitenfläche der Isolierschicht 110c auf der Seite der Öffnung 141 weist vorzugsweise eine sich verjüngende Form auf. Der Winkel Θ110 zwischen der Seitenfläche der Isolierschicht 110c auf der Seite der Öffnung 141 und der Bildungsoberfläche der Isolierschicht 110c (welche hier die Oberseite der Isolierschicht 110b ist) ist vorzugsweise kleiner als oder gleich 90°. Wenn der Winkel Θ110 klein ist, kann die Abdeckung mit der Schicht, die über der Isolierschicht 110c bereitgestellt wird (z. B. der Halbleiterschicht 108), erhöht werden. Je kleiner der Winkel Θ110 ist, desto größer ist die Kanallänge L100. Je größer der Winkel Θ110 ist, desto kleiner ist die Kanallänge L100.
  • Der Winkel Θ110 kann beispielsweise größer als oder gleich 30°, größer als oder gleich 35°, größer als oder gleich 40°, größer als oder gleich 45°, größer als oder gleich 50°, größer als oder gleich 55°, größer als oder gleich 60°, größer als oder gleich 65°, oder größer als oder gleich 70° und kleiner als 90° , kleiner als oder gleich 85°, oder kleiner als oder gleich 80° sein. Der Winkel Θ110 kann kleiner als oder gleich 75°, kleiner als oder gleich 70°, kleiner als oder gleich 65°, oder kleiner als oder gleich 60° sein.
  • In dem Fall, in dem der Winkel Θ110 größer als oder gleich 80° und kleiner als oder gleich 90° ist, wird der Film zum Bedecken der Isolierschicht 110 vorzugsweise durch ein Filmausbildungsverfahren ausgebildet, das eine vorteilhafte Abdeckung ermöglicht. Zum Beispiel ist es vorzuziehen, dass die leitende Schicht 104 durch ein CVD-Verfahren ausgebildet wird und die Isolierschicht 106 und die Halbleiterschicht 108 durch ein ALD-Verfahren ausgebildet werden. Als weiteres Bespiel ist es vorzuziehen, dass die leitende Schicht 104, die Isolierschicht 106 und die Halbleiterschicht 108 durch ein ALD-Verfahren ausgebildet werden. In dem Fall, in dem der Winkel Θ110 größer als oder gleich 60° und kleiner als oder gleich 85° ist, wird der Film zum Bedecken der Isolierschicht 110 vorzugsweise durch ein Filmausbildungsverfahren mit höherer Produktivität ausgebildet. Beispielsweise ist es vorzuziehen, dass die Halbleiterschicht 108 durch ein Sputterverfahren ausgebildet wird.
  • Der Winkel Θ110 wird hier unter Bezugnahme auf die Isolierschicht 110c definiert aber kann unter Bezugnahme auf die gesamte Isolierschicht 110 definiert werden. Mit anderen Worten: Der Winkel Θ110 kann der Winkel zwischen der Seitenfläche der Isolierschicht 110 auf der Seite der Öffnung 141 und der Bildungsoberfläche der Isolierschicht 110 (welche hier die Oberseite der leitenden Schicht 112a ist) sein.
  • In dem Fall, in dem der Bereich der Halbleiterschicht 108, der in Kontakt mit der Isolierschicht 110b ist, und der Bereich der Halbleiterschicht 108, der in Kontakt mit der Isolierschicht 110d ist, in dem Kanalbildungsbereich enthalten sind, kann man sagen, dass die Kanallänge L100 der kürzeste Abstand zwischen dem Abschnitt der Halbleiterschicht 108, der in Kontakt mit der Isolierschicht 110a ist, und dem Abschnitt der Halbleiterschicht 108, der in Kontakt mit der leitenden Schicht 112b ist, in einer Querschnittsansicht ist. Die Kanallänge L100 entspricht der Summe der Längen der Seitenflächen der Isolierschichten 110b, 110c und 110d auf der Seite der Öffnung 141 in einer Querschnittsansicht.
  • In 4A und 4B wird der Durchmesser D143 der Öffnung 143 durch den Strich-Doppelpunkt-Doppelpfeil dargestellt. In dem in 4A gezeigten Beispiel ist die Draufsichtsform jeder der Öffnung 141 und der Öffnung 143 ein Kreis mit dem Durchmesser D143. Hier ist die Kanalbreite W100 des Transistors 100 der Länge des Kreisumfangs dieses Kreises gleich. Das heißt, dass die Kanalbreite W100 π × D143 ist. In dem Fall, in dem, wie vorstehend beschrieben, die Öffnung 141 und die Öffnung 143 kreisförmige Draufsichtsformen aufweisen, kann die Kanalbreite W100 des Transistors kleiner sein als in dem Fall, in dem die Öffnung 141 und die Öffnung 143 andere beliebige Formen aufweisen.
  • Es sei angemerkt, dass die Öffnung 141 und die Öffnung 143 in einigen Fällen unterschiedliche Durchmesser aufweisen. Der Durchmesser jeder der Öffnung 141 und der Öffnung 143 variiert in einigen Fällen von Position zu Position in der Tiefenrichtung. Als Durchmesser der Öffnung 141 kann beispielsweise der Durchschnittswert der folgenden drei Durchmesser verwendet werden: der Durchmesser bei dem höchsten Niveau der Isolierschicht 110 (oder der Isolierschicht 110c) in einer Querschnittsansicht, der Durchmesser bei dem niedrigsten Niveau der Isolierschicht 110 (oder der Isolierschicht 110c) in einer Querschnittsansicht und der Durchmesser an dem Mittelpunkt zwischen diesen Niveaus. Als weiteres Bespiel kann ein beliebiger von dem Durchmesser bei dem höchsten Niveau der Isolierschicht 110 (oder der Isolierschicht 110c) in einer Querschnittsansicht, dem Durchmesser bei dem niedrigsten Niveau der Isolierschicht 110 (oder der Isolierschicht 110c) in einer Querschnittsansicht und dem Durchmesser an dem Mittelpunkt zwischen diesen Niveaus als Durchmesser der Öffnung 141 verwendet werden. In ähnlicher Weise kann beispielsweise ein beliebiger von dem Durchmesser bei dem höchsten Niveau der leitenden Schicht 112b in einer Querschnittsansicht, dem Durchmesser bei dem niedrigsten Niveau der leitenden Schicht 112b in einer Querschnittsansicht und dem Durchmesser an dem Mittelpunkt zwischen diesen Niveaus oder der Durchschnittswert dieser drei Durchmesser als Durchmesser der Öffnung 143 verwendet werden.
  • In dem Fall, in dem die Öffnung 143 durch ein Photolithographieverfahren ausgebildet wird, ist der Durchmesser D143 der Öffnung 143 größer als oder gleich der Auflösungsgrenze einer Belichtungseinrichtung. Die Durchmesser D143 kann beispielsweise größer als oder gleich 20 nm, größer als oder gleich 50 nm, größer als oder gleich 100 nm, größer als oder gleich 200 nm, größer als oder gleich 300 nm, größer als oder gleich 400 nm, oder größer als oder gleich 500 nm und kleiner als 5,0 µm, kleiner als oder gleich 4,5 µm, kleiner als oder gleich 4,0 µm, kleiner als oder gleich 3,5 µm, kleiner als oder gleich 3,0 µm, kleiner als oder gleich 2,5 µm, kleiner als oder gleich 2,0 µm, kleiner als oder gleich 1,5 µm, oder kleiner als oder gleich 1,0 µm sein.
  • [Halbleiterschicht 108]
  • Es gibt keine besondere Beschränkung bezüglich des Halbleitermaterials, das für die Halbleiterschicht 108 verwendet wird. Beispielsweise kann ein Einzelelement-Halbleiter oder eine Verbindungshalbleiter verwendet werden. Beispiele für den Einzelelement-Halbleiter umfassen Silizium und Germanium. Beispiele für den Verbindungshalbleiter umfassen Galliumarsenid und Siliziumgermanium. Weitere Beispiele für den Verbindungshalbleiter umfassen einen organischen Halbleiter, einen Nitridhalbleiter und einen Oxidhalbleiter. Diese Halbleitermaterialien können eine Verunreinigung als Dotierstoff enthalten.
  • Es gibt keine besondere Beschränkung bezüglich der Kristallinität des Halbleitermaterials, das für die Halbleiterschicht 108 verwendet wird, und ein beliebiger von einem amorphen Halbleiter, einem einkristallinen Halbleiter und einem Halbleiter mit einer anderen Kristallinität als Einkristall (einem mikrokristallinen Halbleiter, einem polykristallinen Halbleiter oder einem Halbleiter, der teilweise Kristallbereiche umfasst) kann verwendet werden. Vorzugsweise wird ein einkristalliner Halbleiter oder ein Halbleiter mit Kristallinität verwendet, wobei in diesem Fall eine Verschlechterung der Transistoreigenschaften verhindert werden kann.
  • Die Halbleiterschicht 108 umfasst vorzugsweise ein Metalloxid mit Halbleitereigenschaften (auch als Oxidhalbleiter bezeichnet).
  • Die Bandlücke eines Metalloxids, das für die Halbleiterschicht 108 verwendet wird, ist bevorzugt 2,0 eV oder mehr, bevorzugter 2,5 eV oder mehr.
  • Beispiele für das Metalloxid, das für die Halbleiterschicht 108 verwendet werden kann, umfassen Indiumoxid, Galliumoxid und Zinkoxid. Das Metalloxid enthält vorzugsweise mindestens Indium oder Zink. Das Metalloxid enthält vorzugsweise zwei oder drei Arten, die aus Indium, einem Element M und Zink ausgewählt werden. Das Element M ist ein Metallelement oder ein Halbmetallelement mit hoher Bindungsenergie an Sauerstoff, wie z. B. ein Metallelement oder ein Halbmetallelement, dessen Bindungsenergie an Sauerstoff höher ist als diejenige von Indium. Konkrete Beispiele für das Element M umfassen Aluminium, Gallium, Zinn, Yttrium, Titan, Vanadium, Chrom, Mangan, Eisen, Kobalt, Nickel, Zirconium, Molybdän, Hafnium, Tantal, Wolfram, Lanthan, Cer, Neodym, Magnesium, Calcium, Strontium, Barium, Bor, Silizium, Germanium und Antimon. Das Element M, das in dem Metalloxid enthalten ist, ist bevorzugt eines oder mehrere der vorstehenden Elemente, bevorzugter eines oder mehrere ausgewählt aus Aluminium, Gallium, Zinn und Yttrium, noch bevorzugter Gallium. In dieser Beschreibung und dergleichen können ein Metallelement und ein Halbmetallelement kollektiv als „Metallelement“ bezeichnet werden, und ein „Metallelement“ in dieser Beschreibung und dergleichen kann ein Halbmetallelement bezeichnen.
  • Beispielsweise kann die Halbleiterschicht 108 unter Verwendung von Indium-Zink-Oxid (auch als In-Zn-Oxid oder IZO (eingetragenes Markenzeichen) bezeichnet), Indium-Zinn-Oxid (In-Sn-Oxid), Indium-Titan-Oxid (In-Ti-Oxid), Indium-Gallium-Oxid (In-Ga-Oxid), Indium-Gallium-Aluminium-Oxid (In-Ga-Al-Oxid), Indium-Gallium-Zinn-Oxid (In-Ga-Sn-Oxid), Gallium-Zink-Oxid (auch als Ga-Zn-Oxid oder GZO bezeichnet), Aluminium-Zink-Oxid (auch als Al-Zn-Oxid oder AZO bezeichnet), Indium-Aluminium-Zink-Oxid (auch als In-Al-Zn-Oxid oder IAZO bezeichnet), Indium-Zinn-Zink-Oxid (auch als In-Sn-Zn-Oxid oder ITZO (eingetragenes Markenzeichen) bezeichnet), Indium-Titan-Zink-Oxid (In-Ti-Zn-Oxid), Indium-Gallium-Zink-Oxid (auch als In-Ga-Zn-Oxid oder IGZO bezeichnet), Indium-Gallium-Zinn-Zink-Oxid (auch als In-Ga-Sn-Zn-Oxid oder IGZTO bezeichnet) oder Indium-Gallium-Aluminium-Zink-Oxid (auch als In-Ga-Al-Zn-Oxid, IGAZO, IGZAO oder IAGZO bezeichnet) ausgebildet werden. Alternativ kann Indium-Zinn-Oxid enthaltend Silizium, Gallium-Zinn-Oxid (Ga-Sn-Oxid), Aluminium-Zinn-Oxid (Al-Sn-Oxid) oder dergleichen verwendet werden.
  • Durch Erhöhung des Anteils der Anzahl von Indiumatomen in der Gesamtanzahl von Atomen von allen in dem Metalloxid enthaltenen Metallelementen kann die Feldeffektbeweglichkeit des Transistors erhöht werden. Außerdem kann der Transistor einen hohen Durchlassstrom aufweisen.
  • Anstelle von Indium oder zusätzlich zu Indium kann das Metalloxid eine oder mehrere Arten von Metallelementen enthalten, deren Periodennummer in dem Periodensystem groß ist. Je größer die Überlappung zwischen Orbitalen von Metallelementen ist, desto wahrscheinlicher ist es, dass das Metalloxid eine hohe Ladungsträgerleitfähigkeit aufweist. Daher kann dann, wenn ein Metallelement mit einer großen Periodennummer in dem Metalloxid enthalten ist, die Feldeffektbeweglichkeit des Transistors in einigen Fällen erhöht werden. Als Beispiele für das Metallelement mit einer großen Periodennummer werden die Metallelemente, die zu der Periode 5 gehören, und diejenigen, die zu der Periode 6 gehören, angegeben. Konkrete Beispiele für das Metallelement umfassen Yttrium, Zirconium, Silber, Cadmium, Zinn, Antimon, Barium, Blei, Bismut, Lanthan, Cer, Praseodym, Neodym, Promethium, Samarium und Europium. Es sei angemerkt, dass Lanthan, Cer, Praseodym, Neodym, Promethium, Samarium und Europium als leichte Seltenerdelemente bezeichnet werden.
  • Das Metalloxid kann eine oder mehrere Arten enthalten, die aus Nichtmetallelementen ausgewählt werden. Indem ein Nichtmetallelement enthalten ist, weist das Metalloxid in einigen Fällen eine erhöhte Ladungsträgerkonzentration, eine verringerte Bandlücke oder dergleichen auf, wobei in diesem Fall der Transistor eine erhöhte Feldeffektbeweglichkeit aufweisen kann. Beispiele für das Nichtmetallelement umfassen Kohlenstoff, Stickstoff, Phosphor, Schwefel, Selen, Fluor, Chlor, Brom und Wasserstoff.
  • Durch Erhöhung des Anteils der Anzahl von Zinkatomen in der Gesamtanzahl von Atomen von allen in dem Metalloxid enthaltenen Metallelementen weist das Metalloxid eine hohe Kristallinität auf, so dass die Diffusion von Verunreinigungen in dem Metalloxid verhindert werden kann. Folglich wird eine Änderung der elektrischen Eigenschaften des Transistors unterdrückt, und der Transistor kann eine hohe Zuverlässigkeit aufweisen.
  • Durch Erhöhung des Anteils der Anzahl von Atomen des Elements M in der Gesamtanzahl von Atomen von allen in dem Metalloxid enthaltenen Metallelementen kann verhindert werden, dass Sauerstofffehlstellen in dem Metalloxid ausgebildet werden. Dementsprechend wird die Erzeugung von Ladungsträgern aufgrund von Sauerstofffehlstellen verhindert, was den Sperrstrom des Transistors verringert. Des Weiteren können Änderungen der elektrischen Eigenschaften des Transistors verringert werden, um die Zuverlässigkeit des Transistors zu verbessern.
  • Die Zusammensetzung des für die Halbleiterschicht 108 verwendeten Metalloxids beeinflusst die elektrischen Eigenschaften und die Zuverlässigkeit des Transistors. Deshalb kann durch Bestimmen der Zusammensetzung des Metalloxids entsprechend den elektrischen Eigenschaften und der Zuverlässigkeit, die für den Transistor erfordert werden, die Halbleitervorrichtung sowohl ausgezeichnete elektrische Eigenschaften als auch eine hohe Zuverlässigkeit aufweisen.
  • Wenn das Metalloxid ein In-M-Zn-Oxid ist, ist der Anteil der Anzahl von In-Atomen vorzugsweise höher als oder gleich demjenigen der Anzahl von M-Atomen in dem In-M-Zn-Oxid. Beispiele für das Atomverhältnis der Metallelemente eines derartigen In-M-Zn-Oxids umfassen In: M: Zn = 1:1:1, In: M: Zn = 1:1:1,2, In: M: Zn = 2:1:3, In: M: Zn = 3:1:1, In: M: Zn = 3:1:2, In: M: Zn = 4:2:3, In: M: Zn = 4:2:4,1, In: M: Zn = 5:1:3, In: M: Zn = 5:1:6, In: M: Zn = 5:1:7, In: M: Zn = 5:1:8, In: M: Zn = 6:1:6 und In: M: Zn = 5:2:5 sowie eine Zusammensetzung in der Nähe von einem beliebigen der vorstehenden Atomverhältnisse. Es sei angemerkt, dass eine Zusammensetzung in der Nähe eines Atomverhältnisses ± 30 % eines beabsichtigten Atomverhältnis einschließt. Indem der Anteil der Anzahl von Indiumatomen in dem Metalloxid erhöht wird, kann der Durchlassstrom, die Feldeffektbeweglichkeit oder dergleichen des Transistors verbessert werden.
  • Der Anteil der Anzahl von In-Atomen kann kleiner sein als derjenige der Anzahl von M-Atomen in dem In-M-Zn-Oxid. Beispiele für das Atomverhältnis der Metallelemente eines derartigen In-M-Zn-Oxids umfassen In: M: Zn = 1:3:2, In: M: Zn = 1:3:3 und In: M: Zn = 1:3:4 sowie eine Zusammensetzung in der Nähe von einem beliebigen dieser Atomverhältnisse. Indem der Anteil der Anzahl von M-Atomen in dem Metalloxid erhöht wird, kann die Erzeugung von Sauerstofffehlstellen unterdrückt werden.
  • In dem Fall, in dem eine Vielzahl von Metallelementen als Element M enthalten ist, kann die Summe der Anteile der Anzahl von Atomen dieser Metallelemente als Anteil der Anzahl von Atomen des Elements M verwendet werden.
  • In dieser Beschreibung und dergleichen wird der Anteil der Anzahl von Indiumatomen in der Gesamtzahl von Atomen der allen enthaltenden Metallelemente in einigen Fällen als Indium-Prozentgehalt bezeichnet. Das Gleiche gilt auch für andere Metallelemente.
  • Ein Sputterverfahren oder ein Atomlagenabscheidungs- (atomic layer deposition, ALD-) Verfahren kann geeignet zum Ausbilden eines Films des Metalloxids verwendet werden. Es sei angemerkt, dass sich in dem Fall, in dem ein Film des Metalloxids durch ein Sputterverfahren ausgebildet wird, die Zusammensetzung des ausgebildeten Metalloxidfilms von der Zusammensetzung eines Targets unterscheiden kann. Insbesondere kann der Zink-Prozentgehalt des ausgebildeten Metalloxidfilms auf ungefähr 50 % von demjenigen des Targets verringert werden.
  • Die Halbleiterschicht 108 kann eine mehrschichtige Struktur aus zwei oder mehr Metalloxidschichten aufweisen. Die zwei oder mehr Metalloxidschichten, die in der Halbleiterschicht 108 enthalten sind, können die gleichen Zusammensetzungen oder die im Wesentlichen gleichen Zusammensetzungen aufweisen. Indem eine mehrschichtige Struktur aus Metalloxidschichten mit den gleichen Zusammensetzungen zum Einsatz kommt, können die Herstellungskosten verringert werden, da die Metalloxidschichten unter Verwendung des gleichen Sputtertargets ausgebildet werden können.
  • Die in der Halbleiterschicht 108 enthaltenen zwei oder mehr Metalloxidschichten können unterschiedliche Zusammensetzungen aufweisen. Beispielsweise kann eine mehrschichtige Struktur aus einer ersten Metalloxidschicht, die In: M: Zn = 1:3:4 [Atomverhältnis] oder eine Zusammensetzung in der Nähe davon aufweist, und einer zweiten Metalloxidschicht, die In: M: Zn = 1:1:1 [Atomverhältnis] oder eine Zusammensetzung in der Nähe davon aufweist und über der ersten Metalloxidschicht ausgebildet wird, vorteilhaft zum Einsatz kommen. Insbesondere wird Gallium, Aluminium oder Zinn vorzugsweise als Element M verwendet. Eine mehrschichtige Struktur aus einem, das aus Indiumoxid, Indium-Gallium-Oxid und IGZO ausgewählt wird, und einem, das aus IAZO, IAGZO und ITZO (eingetragenes Markenzeichen) ausgewählt wird, kann beispielsweise zum Einsatz kommen.
  • Es ist vorzuziehen, dass die Halbleiterschicht 108 eine Metalloxidschicht mit der Kristallinität umfasst. Beispiele für die Struktur eines Metalloxids mit der Kristallinität umfassen eine kristalline Struktur mit Ausrichtung bezüglich der c-Achse (CAAC- (c-axis aligned crystalline) Struktur), eine polykristalline Struktur und eine nanokristalline (nano-crystal, nc-) Struktur. Durch Verwendung einer Metalloxidschicht mit der Kristallinität als Halbleiterschicht 108 kann die Dichte von Defektzuständen in der Halbleiterschicht 108 verringert werden, was ermöglicht, dass die Halbleitervorrichtung eine hohe Zuverlässigkeit aufweist.
  • Je höher die Kristallinität der Metalloxidschicht ist, die für die Halbleiterschicht 108 verwendet wird, desto niedriger kann die Dichte von Defektzuständen in der Halbleiterschicht 108 sein. Im Gegensatz dazu ermöglicht die Verwendung einer Metalloxidschicht mit niedriger Kristallinität, dass ein hoher Strom in dem Transistor fließt.
  • Je höher die Substrattemperatur (Stufentemperatur) bei der Ausbildung ist, desto höher kann die Kristallinität der Metalloxidschicht sein, wenn die Metalloxidschicht durch ein Sputterverfahren ausgebildet wird. Je höher ferner der bei der Ausbildung verwendete Anteil der Durchflussrate eines Sauerstoffgases zu der gesamten Durchflussrate des Filmausbildungsgases (auch als Sauerstoff-Durchflussratenverhältnis bezeichnet) ist, desto höher kann die Kristallinität der Metalloxidschicht sein.
  • Die Halbleiterschicht 108 kann eine mehrschichtige Struktur aus zwei oder mehr Metalloxidschichten mit unterschiedlichen Kristallinitäten aufweisen. Beispielsweise können eine mehrschichtige Struktur aus einer ersten Metalloxidschicht und einer zweiten Metalloxidschicht über der ersten Metalloxidschicht zum Einsatz kommen; die zweite Metalloxidschicht kann einen Bereich mit höherer Kristallinität als die erste Metalloxidschicht umfassen. Alternativ kann die zweite Metalloxidschicht einen Bereich mit niedrigerer Kristallinität als die erste Metalloxidschicht umfassen. In diesem Fall kann sich die Zusammensetzung der ersten Metalloxidschicht von derjenigen der zweiten Metalloxidschicht unterscheiden, oder sie kann gleich oder im Wesentlich gleich derjenigen der zweiten Metalloxidschicht sein.
  • Die Dicke der Halbleiterschicht 108 ist bevorzugt größer als oder gleich 3 nm und kleiner als oder gleich 200 nm, bevorzugter größer als oder gleich 3 nm und kleiner als oder gleich 100 nm, noch bevorzugter größer als oder gleich 5 nm und kleiner als oder gleich 100 nm, sogar noch bevorzugter größer als oder gleich 10 nm und kleiner als oder gleich 100 nm, sogar noch bevorzugter größer als oder gleich 10 nm und kleiner als oder gleich 70 nm, sogar noch bevorzugter größer als oder gleich 15 nm und kleiner als oder gleich 70 nm, sogar noch bevorzugter größer als oder gleich 15 nm und kleiner als oder gleich 50 nm, sogar noch bevorzugter größer als oder gleich 20 nm und kleiner als oder gleich 50 nm.
  • In dem Fall, in dem die Halbleiterschicht 108 unter Verwendung eines Oxidhalbleiters ausgebildet wird, reagiert Wasserstoff, der in dem Oxidhalbleiter enthalten ist, mit Sauerstoff, der an ein Metallatom gebunden ist, zu Wasser, und daher werden in einigen Fällen eine Sauerstofffehlstelle (Vo) in dem Oxidhalbleiter gebildet. In einigen Fällen dient ferner ein Defekt, der eine Sauerstofffehlstelle ist, in die Wasserstoff eindringt (nachstehend als VoH bezeichnet), als Donator und erzeugt ein Elektron, das als Ladungsträger dient. In anderen Fällen erzeugt eine Bindung eines Teils von Wasserstoff mit Sauerstoff, der an ein Metallatom gebunden ist, Elektronen, die als Ladungsträger dienen. Daher ist es wahrscheinlich, dass ein Transistor, der einen Oxidhalbleiter enthält, der eine große Menge an Wasserstoff enthält, selbstleitende Eigenschaften aufweist. Außerdem wird Wasserstoff in einem Oxidhalbleiter durch eine Belastung, wie z. B. Wärme und ein elektrisches Feld, leicht übertragen; daher könnte eine große Menge an Wasserstoff in einem Oxidhalbleiter die Zuverlässigkeit eines Transistors verringern.
  • In dem Fall, in dem ein Oxidhalbleiter für die Halbleiterschicht 108 verwendet wird, wird vorzugsweise die Menge an VoH in der Halbleiterschicht 108 möglichst verringert, so dass die Halbleiterschicht 108 zu einer hochreinen intrinsischen oder einer im Wesentlichen hochreinen intrinsischen Halbleiterschicht wird. Bei der ausreichenden Verringerung der Menge an VoH in einem Oxidhalbleiter ist es wichtig, Verunreinigungen, wie z. B. Wasser und Wasserstoff, in dem Oxidhalbleiter zu entfernen (dies wird in einigen Fällen als Dehydratisierung oder Dehydrierungsbehandlung beschrieben) und durch Zuführen von Sauerstoff zu dem Oxidhalbleiter Sauerstofffehlstellen zu reparieren. Wenn ein Oxidhalbleiter mit einer ausreichend verringerten Menge an Verunreinigungen, wie z. B. VoH, für den Kanalbildungsbereich des Transistors verwendet wird, kann der Transistor stabile elektrische Eigenschaften aufweisen. Es sei angemerkt, dass die Reparatur von Sauerstofffehlstellen durch Zuführen von Sauerstoff zu einem Oxidhalbleiter in einigen Fällen als Sauerstoffzusatzbehandlung bezeichnet wird.
  • Wenn ein Oxidhalbleiter für die Halbleiterschicht 108 verwendet wird, ist die Ladungsträgerkonzentration des Oxidhalbleiters in dem Bereich, der als Kanalbildungsbereich dient, bevorzugt niedriger als oder gleich 1 × 1018 cm-3, bevorzugter niedriger als 1 × 1017 cm-3, noch bevorzugter niedriger als 1 × 1016 cm-3, sogar noch bevorzugter niedriger als 1 × 1013 cm-3, sogar noch bevorzugter niedriger als 1 × 1012 cm-3. Die minimale Ladungsträgerkonzentration des Oxidhalbleiters in dem Bereich, der als Kanalbildungsbereich dient, ist nicht beschränkt und kann beispielsweise 1 × 10-9 cm-3 sein.
  • Ein Transistor, der einen Oxidhalbleiter enthält (nachstehend als OS-Transistor bezeichnet), weist eine viel höhere Feldeffektbeweglichkeit auf als ein Transistor, der amorphes Silizium enthält. Außerdem weist der OS-Transistor einen sehr niedrigen Sperrstrom auf, und eine Ladung, die in einem Kondensator akkumuliert wird, der in Reihe mit dem Transistor geschaltet ist, kann für einen langen Zeitraum gehalten werden. Des Weiteren kann eine Halbleitervorrichtung einen niedrigeren Stromverbrauch aufweisen, indem sie den OS-Transistor umfasst.
  • Eine Änderung der elektrischen Eigenschaften eines OS-Transistors aufgrund der Bestrahlung mit einer Strahlung ist klein; das heißt, dass ein OS-Transistor eine hohe Beständigkeit gegen eine Strahlung aufweist. Daher kann ein OS-Transistor selbst in einer Umgebung, in die eine Strahlung einfallen kann, geeignet verwendet werden. Man kann auch sagen, dass ein OS-Transistor eine hohe Zuverlässigkeit gegen eine Strahlung aufweist. Beispielsweise kann ein OS-Transistor geeignet für eine Pixelschaltung eines Röntgenstrahlen-Flachbilddetektors verwendet werden. Außerdem kann ein OS-Transistor geeignet für eine Halbleitervorrichtung, die im Weltraum verwendet wird, verwendet werden. Beispiele für eine Strahlung umfassen eine elektromagnetische Strahlung (z. B. Röntgenstrahlen und Gammastrahlen) und eine Teilchenstrahlung (z. B. Alphastrahlen, Betastrahlen, einen Protonenstrahl und einen Neutronenstrahl).
  • Beispiele für Silizium, das für die Halbleiterschicht 108 verwendet werden kann, umfassen einkristallines Silizium, polykristallines Silizium, mikrokristallines Silizium und amorphes Silizium. Ein Beispiel für polykristallines Silizium ist Niedertemperatur-Polysilizium (low temperature poly-silicon, LTPS).
  • Der Transistor, der amorphes Silizium in der Halbleiterschicht 108 enthält, kann über einem großen Glassubstrat ausgebildet werden, wodurch die Herstellungskosten verringert werden können. Der Transistor, der polykristallines Silizium in der Halbleiterschicht 108 enthält, weist eine hohe Feldeffektbeweglichkeit auf und ermöglicht einen Betrieb mit hoher Geschwindigkeit. Der Transistor, der mikrokristallines Silizium in der Halbleiterschicht 108 enthält, weist eine höhere Feldeffektbeweglichkeit auf und ermöglicht einen Betrieb mit höherer Geschwindigkeit als der Transistor, der amorphes Silizium enthält.
  • Die Halbleiterschicht 108 kann ein geschichtetes Material enthalten, das als Halbleiter dient. Das geschichtete Material bezeichnet im Allgemeinen eine Gruppe von Materialien mit einer geschichteten Kristallstruktur. Bei der geschichteten Kristallstruktur sind Schichten, die durch eine kovalente Bindung oder eine ionische Bindung gebildet werden, mit einer Bindung, wie z. B. der Van der Waals-Bindung, die schwächer als eine kovalente Bindung oder eine ionische Bindung ist, übereinander angeordnet. Das geschichtete Material weist eine hohe elektrische Leitfähigkeit in einer Monoschicht, d. h. eine hohe zweidimensionale elektrische Leitfähigkeit, auf. Wenn ein Material, das als Halbleiter dient und eine hohe zweidimensionale elektrische Leitfähigkeit aufweist, für den Kanalbildungsbereich verwendet wird, kann der Transistor einen hohen Durchlassstrom aufweisen.
  • Beispiele für das geschichtete Material umfassen Graphen, Silicen und Chalkogenid. Chalkogenid ist eine Verbindung, die Chalkogen (ein Element, das zu der Gruppe 16 gehört) enthält. Beispiele für ein Chalkogenid umfassen ein Übergangsmetall-Chalkogenid und ein Chalkogenid von Elementen der Gruppe 13. Spezifische Beispiele für das Übergangsmetall-Chalkogenid, das für eine Halbleiterschicht eines Transistors verwendet werden kann, umfassen Molybdänsulfid (typischerweise MoS2), Molybdänselenid (typischerweise MoSe2), Molybdäntellurid (typischerweise MoTe2), Wolframsulfid (WS2), Wolframselenid (typischerweise WSe2), Wolframtellurid (typischerweise WTe2), Hafniumsulfid (HfS2), Hafniumselenid (HfSe2), Zirconiumsulfid (ZrS2) und Zirconiumselenid (ZrSe2).
  • [Leitende Schichten 112a, 112b und 104]
  • Die leitenden Schichten 112a, 112b und 104 können jeweils eine einschichtige Struktur oder eine mehrschichtige Struktur aus zwei oder mehr Schichten aufweisen. Die leitenden Schichten 112a, 112b und 104 können jeweils beispielsweise unter Verwendung eines oder mehrerer von Chrom, Kupfer, Aluminium, Gold, Silber, Zink, Tantal, Titan, Wolfram, Mangan, Nickel, Eisen, Kobalt, Molybdän und Niob oder einer Legierung, die eines oder mehrere dieser Metalle als ihre Komponente enthält, ausgebildet werden. Für die leitenden Schichten 112a, 112b und 104 kann ein leitendes Material mit niedrigem Widerstand, das eines oder mehrere von Kupfer, Silber, Gold und Aluminium enthält, geeignet verwendet werden. Kupfer oder Aluminium wird besonders bevorzugt, da es eine hohe Massenproduktivität aufweist.
  • Für die leitenden Schichten 112a, 112b und 104 kann ein leitendes Metalloxid (auch als Oxidleiter bezeichnet) verwendet werden. Beispiele für einen Oxidleiter (oxide conductor, OC) umfassen Indiumoxid, Zinkoxid, In-Sn-Oxid (ITO), In-Zn-Oxid, In-W-Oxid, In-W-Zn-Oxid, In-Ti-Oxid. In-Ti-Sn-Oxid, In-Sn-Si-Oxid (auch als Silizium enthaltendes ITO oder ITSO bezeichnet), Zinkoxid, dem Gallium zugesetzt ist, und In-Ga-Zn-Oxid. Ein Indium enthaltendes leitendes Oxid wird besonders bevorzugt, da es eine hohe Leitfähigkeit aufweist.
  • Wenn eine Sauerstofffehlstelle in einem Metalloxid mit Halbleitereigenschaften gebildet wird und der Sauerstofffehlstelle Wasserstoff zugesetzt wird, wird ein Donatorniveau in der Umgebung des Leitungsbandes gebildet. Als Ergebnis wird die Leitfähigkeit des Metalloxids erhöht, und daher wird das Metalloxid zu einem Leiter. Das Metalloxid, das zu einem Leiter geworden ist, kann als Oxidleiter bezeichnet werden.
  • Die leitenden Schichten 112a, 112b und 104 können jeweils eine mehrschichtige Struktur aus einem leitenden Film, der den vorstehend beschriebenen Oxidleiter (Metalloxid) enthält, und einem leitenden Film, der ein Metall oder eine Legierung enthält, aufweisen. Wenn der leitende Film, der ein Metall oder eine Legierung enthält, verwendet wird, kann der Leitungswiderstand verringert werden.
  • Ein Cu-X-Legierungsfilm (X ist Mn, Ni, Cr, Fe, Co, Mo, Ta oder Ti) kann für die leitenden Schichten 112a, 112b und 104 verwendet werden. Die Verwendung eines Cu-X-Legierungsfilms führt zu niedrigeren Herstellungskosten, da der Film durch Nassätzen verarbeitet werden kann.
  • Es sei angemerkt, dass die leitenden Schichten 112a, 112b und 104 unter Verwendung des gleichen Materials ausgebildet werden kann oder mindestens eine der leitenden Schichten 112a, 112b und 104 unter Verwendung eines Materials, das sich von dem Material unterscheidet, das für die andere/n Schicht/en verwendet wird, ausgebildet werden kann.
  • Die leitenden Schichten 112a und 112b umfassen jeweils einen Abschnitt, der in Kontakt mit der Halbleiterschicht 108 ist. Wenn die Halbleiterschicht 108 unter Verwendung eines Oxidhalbleiters ausgebildet wird und die leitende Schicht 112a oder 112b unter Verwendung eines Metalls, das wahrscheinlich oxidiert wird, wie z. B. Aluminium, ausgebildet wird, wird ein isolierendes Oxid (z. B. Aluminiumoxid) zwischen der leitenden Schicht 112a oder 112b und der Halbleiterschicht 108 ausgebildet, was eine Kontinuität zwischen der leitenden Schicht 112a oder 112b und der Halbleiterschicht 108 verhindern könnte. Deshalb werden die leitenden Schichten 112a und 112b vorzugsweise unter Verwendung eines leitenden Materials, das mit geringerer Wahrscheinlichkeit oxidiert wird, eines leitenden Materials, das selbst dann, wenn es oxidiert wird, einen niedrigen elektrischen Widerstand aufrechterhält, oder eines leitenden Oxidmaterials ausgebildet.
  • Für die leitenden Schichten 112a und 112b wird beispielsweise Titan, Tantalnitrid, Titannitrid, ein Titan und Aluminium enthaltendes Nitrid, ein Tantal und Aluminium enthaltendes Nitrid, Ruthenium, Rutheniumoxid, Rutheniumnitrid, ein Strontium und Ruthenium enthaltendes Oxid oder ein Lanthan und Nickel enthaltendes Oxid vorzugsweise verwendet. Diese Materialien werden bevorzugt, da sie leitende Materialien, die mit geringerer Wahrscheinlichkeit oxidiert werden, oder Materialien sind, deren Leitfähigkeit aufrechterhalten wird, selbst wenn sie oxidiert werden. Es sei angemerkt, dass in dem Fall, in dem die leitende Schicht 112a oder 112b eine mehrschichtige Struktur aufweist, mindestens die Schicht davon, die in Kontakt mit der Halbleiterschicht 108 ist, vorzugsweise unter Verwendung eines leitenden Materials, das mit geringerer Wahrscheinlichkeit oxidiert wird, ausgebildet wird.
  • Die leitenden Schichten 112a und 112b können jeweils unter Verwendung eines beliebigen von den vorstehend beschriebenen Oxidleitern ausgebildet werden. Insbesondere kann ein leitendes Oxid, wie z. B. Indiumoxid, Zinkoxid, ITO, In-Zn-Oxid, In-W-Oxid, In-W-Zn-Oxid, In-Ti-Oxid, In-Ti-Sn-Oxid, Silizium enthaltendes In-Sn-Oxid oder Zinkoxid, dem Gallium zugesetzt ist, verwendet werden.
  • Für die leitenden Schichten 112a und 112b kann ein Nitridleiter verwendet werden. Beispiele für den Nitridleiter umfassen Tantalnitrid und Titannitrid.
  • Beispielsweise können die leitenden Schichten 112a und 112b jeweils eine einschichtige Struktur aus einem Oxidleiterfilm, eine mehrschichtige Struktur aus einem Metallfilm und einem Oxidleiterfilm oder eine mehrschichtige Struktur aus Metallfilmen aufweisen. Beispiele für den Oxidleiterfilm umfassen einen ITSO-Film. Der Metallfilm kann beispielsweise eine einschichtige Struktur aus einem Wolframfilm, eine einschichtige Struktur aus einem Titanfilm, eine einschichtige Struktur aus einem Kupferfilm oder eine dreischichtige Struktur aus einem Titanfilm, einem Aluminiumfilm und einem Titanfilm aufweisen.
  • Es ist vorzuziehen, dass die leitenden Schichten 112a und 112b jeweils beispielsweise unter Verwendung eines ITSO-Films ausgebildet werden. Es ist vorzuziehen, dass die leitende Schicht 104 beispielsweise eine dreischichtige Struktur aus einem Titanfilm, einem Aluminiumfilm und einem Titanfilm aufweist.
  • [Isolierschicht 106]
  • Die Isolierschicht 106 kann eine einschichtige Struktur oder eine mehrschichtige Struktur aus zwei oder mehr Schichten aufweisen. Die Isolierschicht 106 umfasst vorzugsweise einen oder mehrere anorganische Isolierfilme. Beispiele für den anorganischen Isolierfilm umfassen einen isolierenden Oxidfilm, einen isolierenden Nitridfilm, einen isolierenden Oxynitridfilm und einen isolierenden Nitridoxidfilm. Spezifische Beispiele für diese anorganische Isolierfilme sind wie vorstehend beschrieben.
  • Die Isolierschicht 106 umfasst einen Abschnitt, der in Kontakt mit der Halbleiterschicht 108 ist. In dem Fall, in dem die Halbleiterschicht 108 unter Verwendung eines Oxidhalbleiters ausgebildet wird, ist mindestens der Film der Isolierschicht 106, der in Kontakt mit der Halbleiterschicht 108 ist, vorzugsweise ein beliebiger von den vorstehend beschriebenen isolierenden Oxidfilmen und isolierenden Oxynitridfilmen. Ein Film, von dem durch Erwärmung Sauerstoff abgegeben wird, wird vorzugsweise für die Isolierschicht 106 verwendet.
  • Insbesondere wird in dem Fall, in dem die Isolierschicht 106 eine einschichtige Struktur aufweist, die Isolierschicht 106 vorzugsweise unter Verwendung eines Siliziumoxidfilms oder eines Siliziumoxynitridfilms ausgebildet.
  • Die Isolierschicht 106 kann eine mehrschichtige Struktur aus einem isolierenden Oxidfilm oder einem isolierenden Oxynitridfilm, der in Kontakt mit der Halbleiterschicht 108 ist, und einem isolierenden Nitridfilm oder einem isolierenden Nitridoxidfilm, der in Kontakt mit der leitenden Schicht 104 ist, aufweisen. Als isolierender Oxidfilm oder isolierender Oxynitridfilm wird beispielsweise ein Siliziumoxidfilm oder ein Siliziumoxynitridfilm vorzugsweise verwendet. Als isolierender Nitridfilm oder isolierender Nitridoxidfilm wird vorzugsweise ein Siliziumnitridfilm oder ein Siliziumnitridoxidfilm verwendet.
  • Ein Siliziumnitridfilm und ein Siliziumnitridoxidfilm sind für die Isolierschicht 106 geeignet, da sie geringere Verunreinigungen (z. B. Wasser und Wasserstoff) abgeben und mit geringerer Wahrscheinlichkeit Sauerstoff und Wasserstoff durchlassen. Die Verhinderung der Diffusion von Verunreinigungen von der Isolierschicht 106 in die Halbleiterschicht 108 führt zu vorteilhaften elektrischen Eigenschaften und der hohen Zuverlässigkeit des Transistors.
  • Ein miniaturisierter Transistor, der eine dünne Gate-Isolierschicht umfasst, kann einen hohen Leckstrom aufweisen. Wenn ein Material mit hoher Dielektrizitätskonstante (auch als Material mit hohem k bezeichnet) für die Gate-Isolierschicht verwendet wird, kann die Spannung beim Betrieb des Transistors verringert werden, während die physikalische Dicke beibehalten wird. Beispiele für das Material mit hohem k, das für die Isolierschicht 106 verwendet werden kann, umfassen Galliumoxid, Hafniumoxid, Zirconiumoxid, ein Aluminium und Hafnium enthaltendes Oxid, ein Aluminium und Hafnium enthaltendes Oxynitrid, ein Silizium und Hafnium enthaltendes Oxid, ein Silizium und Hafnium enthaltendes Oxynitrid und ein Silizium und Hafnium enthaltendes Nitrid.
  • [Substrat 102]
  • Es gibt keine besondere Beschränkung bezüglich der Eigenschaften des Materials des Substrats 102, solange das Material eine Wärmebeständigkeit aufweist, die ausreicht, um zumindest einer späteren Wärmebehandlung standzuhalten. Beispielsweise kann ein einkristallines Halbleitersubstrat oder ein polykristallines Halbleitersubstrat aus Silizium oder Siliziumkarbid, ein Verbundhalbleitersubstrat aus Siliziumgermanium oder dergleichen, ein SOI-Substrat, ein Glassubstrat, ein Keramiksubstrat, ein Quarzsubstrat, ein Saphirsubstrat, ein Keramiksubstrat, oder ein organisches Harzsubstrat als Substrat 102 verwendet werden. Das Substrat 102 kann mit einem Halbleiterelement bereitgestellt werden. Es sei angemerkt, dass die Form des Halbleitersubstrats und eines isolierenden Substrats ein Kreis oder ein Quadrat sein kann.
  • Ein flexibles Substrat kann als Substrat 102 verwendet werden, und der Transistor 100 und dergleichen können direkt auf dem flexiblen Substrat ausgebildet werden. Alternativ kann eine Trennschicht zwischen dem Substrat 102 und dem Transistor 100 und dergleichen bereitgestellt werden. Die Trennschicht kann zur Trennung eines Teils oder der Gesamtheit einer Halbleitervorrichtung, die über dieser ausgebildet worden ist, von dem Substrat 102 und zur Übertragung des Teils oder der Gesamtheit der Halbleitervorrichtung auf ein anderes Substrat verwendet werden. In diesem Fall können der Transistor 100 und dergleichen auch auf ein Substrat mit geringer Wärmebeständigkeit oder auf ein flexibles Substrat übertragen werden.
  • [Variationsbeispiel für den Transistor 100]
  • 5A bis 11C zeigen Variationsbeispiele für den Transistor 100.
  • [Transistor 100A]
  • 5A ist eine Draufsicht auf den Transistor 100A. 5B ist eine Querschnittsansicht entlang der Strichpunktlinie A1-A2 in 5A. 5C ist eine Querschnittsansicht entlang der Strichpunktlinie B1-B2 in 5A.
  • Der Transistor 100A unterscheidet sich von dem Transistor 100 hauptsächlich dadurch, dass in einer Draufsicht die Öffnung 143 größer ist als die Öffnung 141.
  • Der Endabschnitt der leitenden Schicht 112b auf der Seite der Öffnung 143 befindet sich weiter außen als der Endabschnitt der Isolierschicht 110 auf der Seite der Öffnung 141.
  • Die Halbleiterschicht 108 ist in Kontakt mit der Oberseite und der Seitenfläche der leitenden Schicht 112b, der Oberseite und der Seitenfläche der Isolierschicht 110e, der Seitenfläche der Isolierschicht 110d, der Seitenfläche der Isolierschicht 110c, der Seitenfläche der Isolierschicht 110b, der Seitenfläche der Isolierschicht 110a und der Oberseite der leitenden Schicht 112a.
  • In dem Transistor 100A kann in einigen Fällen die Stufenhöhe der Bildungsoberfläche der Halbleiterschicht 108 kleiner sein und kann die Abdeckung mit der Halbleiterschicht 108 vorteilhafter sein als in dem Transistor 100.
  • [Transistor 100B]
  • 6A ist eine Draufsicht auf den Transistor 100B. 6B ist eine Querschnittsansicht entlang der Strich-Punkt-Linie A1-A2 in 6A, und 6C ist eine Querschnittsansicht entlang der Strich-Punkt-Linie B1-B2 in 6A.
  • Der Transistor 100B unterscheidet sich von dem Transistor 100 dadurch, dass die Halbleiterschicht 108 in Kontakt mit der Seitenfläche der leitenden Schicht 112b auf der Seite ist, die der Öffnung 143 nicht zugewandt ist (der Seite, die der Öffnung 143 entgegengesetzt ist).
  • Es gibt keine besondere Beschränkung bezüglich der Draufsichtsformen und Größen der Halbleiterschicht 108 und der leitenden Schicht 112b. Der Endabschnitt der Halbleiterschicht 108 kann mit einem Endabschnitt der leitenden Schicht 112b ausgerichtet sein, sich weiter innen als der Endabschnitt der leitenden Schicht 112b befinden oder sich weiter außen als der Endabschnitt der leitenden Schicht 112b befinden.
  • Wie in 6B gezeigt, bedeckt die Halbleiterschicht 108 des Transistors 100B die Seitenfläche der leitenden Schicht 112b auf der Seite, die der Öffnung 143 nicht zugewandt ist. Der Endabschnitt der Halbleiterschicht 108 befindet sich weiter außen als der Endabschnitt der leitenden Schicht 112b und ist in Kontakt mit der Oberseite der Isolierschicht 110. Auf der linken Seite in 6C bedeckt der Endabschnitt der Halbleiterschicht 108 den Endabschnitt der leitenden Schicht 112b und ist in Kontakt mit der Oberseite der Isolierschicht 110. Auf der rechten Seite in 6C ist der Endabschnitt der Halbleiterschicht 108 in Kontakt mit der Oberseite der leitenden Schicht 112b.
  • [Transistor 100C]
  • 7A ist eine Draufsicht auf einen Transistor 100C. 7B ist eine Querschnittsansicht entlang der Strich-Punkt-Linie A1-A2 in 7A, und 7C ist eine Querschnittsansicht entlang der Strich-Punkt-Linie B1-B2 in 7A.
  • Der Transistor 100C unterscheidet sich von dem Transistor 100 dadurch, dass der Transistor 100C eine Top-Kontakt-Struktur aufweist, bei der die leitende Schicht 112b in Kontakt mit der Oberseite der Halbleiterschicht ist.
  • Wie in 7B gezeigt, bedeckt die leitende Schicht 112b des Transistors 100C die Oberseite und die Seitenfläche der Halbleiterschicht 108, die über der Isolierschicht 110 positioniert ist (die Oberseite und die Seitenfläche können auch als Endabschnitt der Halbleiterschicht 108 angesehen werden).
  • [Transistor 100D]
  • 8A ist eine Draufsicht auf einen Transistor 100D. 8B ist eine Querschnittsansicht entlang der Strich-Punkt-Linie A1-A2 in 8A.
  • Der Transistor 100D unterscheidet sich von dem Transistor 100 dadurch, dass eine leitende Schicht 103 über der leitenden Schicht 112a bereitgestellt wird.
  • Die leitende Schicht 103 wird in Kontakt mit der Oberseite der leitenden Schicht 112a bereitgestellt. Die leitende Schicht 103 kann als Hilfsleitung der leitenden Schicht 112a dienen. Die leitende Schicht 103 ist mit einer Öffnung 148 versehen, die die leitende Schicht 112a erreicht.
  • Die Isolierschicht 110 ist über dem Substrat 102, der leitenden Schicht 112a und der leitenden Schicht 103 positioniert. Die Isolierschicht 110 wird derart bereitgestellt, dass sie einen Teil der Öffnung 148 bedeckt. Die Isolierschicht 110 ist in Kontakt mit der leitenden Schicht 112a in der Öffnung 148. Die Öffnung 141 der Isolierschicht 110, die die leitende Schicht 112a erreicht, ist innerhalb der Öffnung 148 positioniert.
  • Man kann sagen, dass, wie in 8B gezeigt, eine Dicke T3 der leitenden Schicht 103 der kürzeste Abstand von der Oberseite der leitenden Schicht 112a bis zur Oberseite der leitenden Schicht 103 ist. Wie in 8B gezeigt, ist die Dicke T3 der leitenden Schicht 103 größer als ein kürzester Abstand T4 von der Oberseite der leitenden Schicht 112a bis zur Unterseite der leitenden Schicht 104 in der Öffnung 141. Das heißt, dass in einer Querschnittsansicht die Unterseite der leitenden Schicht 104 innerhalb der Öffnung 141 bei einem niedrigeren Niveau liegt (näher an dem Substrat 102 liegt) als die Oberseite der leitenden Schicht 103. Folglich überlappt sich ein Bereich der Halbleiterschicht 108 mit der leitenden Schicht 104, wobei die Isolierschicht 106 zwischen dem Bereich und der leitenden Schicht 104 bereitgestellt wird, und überlappt sich mit der leitenden Schicht 103, wobei die Isolierschicht 110 zwischen dem Bereich und der leitenden Schicht 103 bereitgestellt wird. Mit anderen Worten: Die leitende Schicht 103 kann als Rückgate-Elektrode (auch als zweite Gate-Elektrode bezeichnet) des Transistors 100D dienen. In diesem Fall dient die Isolierschicht 110 als Rückgate-Isolierschicht (auch als zweite Gate-Isolierschicht) des Transistors 100D.
  • Da der Transistor 100D ein Rückgate aufweist, kann das Potential des Abschnitts der Halbleiterschicht 108 auf der Seite des Rückgates (auch als Rückkanal bezeichnet) festgelegt werden. Daher kann die Sättigung der Id-Vd-Eigenschaften des Transistors 100D verbessert werden.
  • Es sei angemerkt, dass in dieser Beschreibung und dergleichen der Zustand, in dem die Änderung eines Stroms in dem Sättigungsbereich der Id-Vd-Eigenschaften eines Transistors klein ist (d. h., dass die Neigung der Kurve des Stroms sanft ist), in einigen Fällen unter Verwendung des Ausdrucks „vorteilhafte Sättigung“ beschrieben wird.
  • Da das Rückgate ermöglicht, dass das Potential des Rückkanals der Halbleiterschicht festgelegt wird, kann eine negative Verschiebung der Schwellenspannung des Transistors 100D verhindert werden. Dies kann einen Cutoff-Strom verringern, so dass der Transistor selbstsperrende Eigenschaften aufweisen kann (d. h., dass die Schwellenspannung einen positiven Wert aufweisen kann).
  • Die leitende Schicht 103 und die leitende Schicht 112a, die in Kontakt miteinander sind, werden mit dem gleichen Potential versorgt. Die leitende Schicht 103, die als Rückgate-Elektrode dient, wird vorzugsweise mit dem niedrigeren des Source-Potentials und des Drain-Potentials versorgt. In dem Fall, in dem der Transistor 100D ein n-Kanal-Transistor ist, ist es daher vorzuziehen, dass die leitende Schicht 112a als Source-Elektrode dient und die leitende Schicht 112b als Drain-Elektrode dient. In dem Fall, in dem der Transistor 100D p-Kanal-Transistor ist, ist es vorzuziehen, dass die leitende Schicht 112a als Drain-Elektrode dient und die leitende Schicht 112b als Source-Elektrode dient.
  • Es gibt keine Beschränkung bezüglich der Draufsichtsform der Öffnung 148. Es sei angemerkt, dass die Draufsichtsform der Öffnung 148 die Form des Endabschnitts der Ober- oder Unterseite der leitenden Schicht 103 auf der Seite der Öffnung 148 bezeichnet.
  • In der Halbleiterschicht 108 dient der Bereich in Kontakt mit der leitenden Schicht 112a als einer von einem Source-Bereich und dem Drain-Bereich, und der Bereich in Kontakt mit der leitenden Schicht 112b dient als der andere von dem Source-Bereich und dem Drain-Bereich. In der Halbleiterschicht 108 dienen der Bereich, der in Kontakt mit der Isolierschicht 110a ist, und der Bereich, der in Kontakt mit der Isolierschicht 110e ist, jeweils als niederohmiger Bereich, und der Bereich, der in Kontakt mit der Isolierschicht 110c ist, dient als Kanalbildungsbereich.
  • In 8B wird die Kanallänge L100 des Transistors 100D durch einen gestrichelten Doppelpfeil dargestellt. Man kann sagen, dass in einer Querschnittsansicht die Kanallänge L100 der kürzeste Abstand zwischen dem Abschnitt der Halbleiterschicht 108, der in Kontakt mit der Isolierschicht 110b ist, und dem Abschnitt der Halbleiterschicht 108 ist, der in Kontakt mit der Isolierschicht 110d ist.
  • Die Kanallänge L100 des Transistors 100D entspricht der Länge der Seitenfläche der Isolierschicht 110c auf der Seite der Öffnung 141 in einer Querschnittsansicht. In dem Fall, in dem der Bereich der Halbleiterschicht 108, der in Kontakt mit der Isolierschicht 110b ist, und der Bereich der Halbleiterschicht 108, der in Kontakt mit der Isolierschicht 110d ist, in dem Kanalbildungsbereich enthalten sind, entspricht die Kanallänge L100 des Transistors 100D der Summe der Längen der Seitenflächen der Isolierschichten 110b, 110c und 110d auf der Seite der Öffnung 141 in einer Querschnittansicht.
  • Im Allgemeinen gibt es eine Tendenz, dass ein Transistor mit einer kurzen Kanallänge eine schlechte Sättigung von Id-Vd-Eigenschaften aufweist; jedoch kann der Transistor 100D trotz seiner kurzen Kanallänge L100 eine vorteilhafte Sättigung aufweisen, da er das Rückgate aufweist.
  • Die vorteilhafte Bereiche der Werten der Kanallänge L100, der Dicke T110, des Winkels Θ110 und des Durchmessers D143 sind wie vorstehend beschrieben.
  • Die Dicke T3 der leitenden Schicht 103 ist bevorzugt das 0,5-Fache oder mehr der Kanallänge L100, bevorzugter das 1,0-Fache oder mehr der Kanallänge L100, noch bevorzugter mehr als das 1,0-Fache der kanallänge L100. In diesem Fall überlappt sich ein breiterer Bereich der Halbleiterschicht 108 mit der leitenden Schicht 104, wobei die Isolierschicht 106 zwischen dem Bereich und der leitenden Schicht 104 bereitgestellt wird, und überlappt sich mit der leitenden Schicht 103, wobei die Isolierschicht 110 zwischen dem Bereich und der leitenden Schicht 103 bereitgestellt wird. Als Ergebnis kann das elektrische Feld, das an den Rückkanal der Halbleiterschicht 108 angelegt wird, sicherer gesteuert werden.
  • In einem Bereich des Transistors 100D sind die leitende Schicht 103, die Isolierschicht 110, die Halbleiterschicht 108, die Isolierschicht 106 und die leitende Schicht 104 in dieser Reihenfolge in einer Richtung übereinander angeordnet, wobei keine andere Schicht zwischen diesen Schichten bereitgestellt wird. Die eine Richtung kann senkrecht zur Richtung der Kanallänge L100 sein. Wenn der vorstehende Bereich breit ist, kann das elektrische Feld, das an den Rückkanal der Halbleiterschicht 108 angelegt wird, sicherer gesteuert werden.
  • Ein Abstand L1, der der kürzeste Abstand zwischen der leitenden Schicht 103 und der Halbleiterschicht 108 ist, ist bevorzugt kürzer als die Kanallänge L100, bevorzugter das 0,5-Fache oder weniger der Kanallänge L100, noch bevorzugter das 0,1-Fache oder weniger der Kanallänge L100. Je kürzer der Abstand zwischen der leitenden Schicht 103 und der Halbleiterschicht 108 ist, desto vorteilhafter kann die Sättigung der Id-Vd-Eigenschaften des Transistors 100D sein.
  • In einer Querschnittansicht kann sich der kürzeste Abstand zwischen der leitenden Schicht 103 und der Halbleiterschicht 108 auf der linken Seite der Öffnung (der Öffnung 141) der Isolierschicht 110 von dem kürzesten Abstand zwischen der leitenden Schicht 103 und der Halbleiterschicht 108 auf der rechten Seite der Öffnung der Isolierschicht 110 unterscheiden. In diesem Fall liegt der Abstand L1 in dem vorstehend beschriebenen Bereich bevorzugt auf der linken Seite und/oder der rechten Seite der Öffnung, bevorzugter sowohl auf der linken Seite als auch auf der rechten Seite der Öffnung. In einem frei ausgewählten Querschnitt ist der kürzeste Abstand zwischen der leitenden Schicht 103 und der Halbleiterschicht 108 auf der linken Seite der Öffnung bevorzugt größer als oder gleich 50 % und kleiner als oder gleich 150 %, bevorzugter größer als oder gleich 30 % und kleiner als oder gleich 130 %, noch bevorzugter größer als oder gleich 10 % und kleiner als oder gleich 110 % des kürzesten Abstands auf der rechten Seite der Öffnung.
  • Die leitende Schicht 103 kann eine einschichtige Struktur oder eine mehrschichtige Struktur aus zwei oder mehr Schichten aufweisen. Die leitende Schicht 103 kann unter Verwendung des Materials ausgebildet werden, das für die leitende Schicht 112a, die leitende Schicht 112b und die leitende Schicht 104 verwendet werden kann.
  • Die leitende Schicht 103 wird vorzugsweise unter Verwendung eines Materials mit höherer elektrischen Leitfähigkeit als die leitende Schicht 112a ausgebildet. In diesem Fall kann die leitende Schicht 103 effektiv als Hilfsleitung der leitenden Schicht 112a dienen. Für die leitende Schicht 103 kann beispielsweise eines oder mehrere von Kupfer, Aluminium, Titan, Wolfram und Molybdän oder eine Legierung, die eines oder mehrere von diesen Metallen als ihre Komponente enthält, geeignet verwendet werden.
  • Beispielsweise ist es vorzuziehen, dass die leitende Schicht 112a unter Verwendung eines ITSO-Films ausgebildet wird und die leitende Schicht 103 unter Verwendung eines Wolframfilms oder eines Molybdänfilms ausgebildet wird.
  • [Transistor 100E]
  • 9A ist eine Querschnittsansicht eines Transistors 100E. 9A ist eine Querschnittsansicht entlang der Strich-Punkt-Linie A1-A2 in 8A.
  • Der Transistor 100E unterscheidet sich von dem Transistor 100D hauptsächlich dadurch, dass die leitende Schicht 103 elektrisch von der leitenden Schicht 112a isoliert ist und dass die Isolierschicht 110 eine sechsschichtige Struktur aufweist.
  • Die leitende Schicht 103 ist über der Isolierschicht 110b positioniert. Die leitende Schicht 112a und die leitende Schicht 103 sind durch die Isolierschicht 110a und die Isolierschicht 110b elektrisch voneinander isoliert. Die leitende Schicht 103 ist mit einer Öffnung in einer Position versehen, die sich mit der leitenden Schicht 112a überlappt.
  • Die Isolierschicht 110 umfasst die Isolierschicht 110a über der leitenden Schicht 112a, die Isolierschicht 110b über der Isolierschicht 110a, eine Isolierschicht 110f über der Isolierschicht 110b und der leitenden Schicht 103, die Isolierschicht 110c über der Isolierschicht 110f, die Isolierschicht 110d über der Isolierschicht 110c und die Isolierschicht 110e über der Isolierschicht 110d.
  • Die Isolierschicht 110f bedeckt die Oberseite und die Seitenfläche der leitenden Schicht 103. Die Isolierschicht 110f wird derart bereitgestellt, dass sie einen Teil der in der leitenden Schicht 103 bereitgestellten Öffnung bedeckt. Die Isolierschicht 110f ist in Kontakt mit der Isolierschicht 110b in der Öffnung.
  • Die Struktur der Isolierschicht 110f ist vorzugsweise derjenigen der Isolierschicht 110a, 110b oder 110d ähnlich. Insbesondere wird die Isolierschicht 110f vorzugsweise unter Verwendung eines Films ausgebildet, der die Diffusion von Sauerstoff nicht leicht zulässt. Die Isolierschicht 110f wird vorzugsweise unter Verwendung eines Films ausgebildet, der die Diffusion von Wasserstoff nicht leicht zulässt.
  • In dem Transistor 100E überlappt sich ein Bereich der Halbleiterschicht 108 mit der leitenden Schicht 104, wobei die Isolierschicht 106 zwischen dem Bereich und der leitenden Schicht 104 bereitgestellt wird, und überlappt sich mit der leitenden Schicht 103, wobei ein Teil (insbesondere die Isolierschichten 110f und 11 0c) der Isolierschicht 110 zwischen dem Bereich und der leitenden Schicht 103 bereitgestellt wird. Mit anderen Worten: Der Bereich der Halbleiterschicht 108 wird zwischen der leitenden Schicht 104 und der leitenden Schicht 103 gehalten, wobei die Isolierschicht 106 zwischen dem Bereich und der leitenden Schicht 104 bereitgestellt wird und wobei ein Teil (insbesondere die Isolierschichten 110fund 110c) der Isolierschicht 110 zwischen dem Bereich und der leitenden Schicht 103 bereitgestellt wird.
  • Die leitende Schicht 103 dient als Rückgate-Elektrode des Transistors 100E. Ein Teil der Isolierschicht 110 dient als Rückgate-Isolierschicht des Transistors 100E.
  • Da der Transistor 100E die Rückgate-Elektrode umfasst, kann das Potential eines Rückkanals der Halbleiterschicht 108 festgelegt werden, so dass die Sättigung der Id-Vd-Eigenschaften des Transistors 100E verbessert werden kann.
  • Da die Rückgate-Elektrode ermöglicht, das Potential des Rückkanals der Halbleiterschicht 108 festzulegen, kann eine negative Verschiebung der Schwellenspannung des Transistors 100E verhindert werden. Daher kann der Transistor selbstsperrende Eigenschaften aufweisen.
  • In dem in 9A gezeigten Beispiel ist die Dicke der Isolierschicht 110b gleichmäßig, ohne von Ort zu Ort zu variieren. Es sei angemerkt, dass sich die Dicke der Isolierschicht 110b in dem Bereich, der sich mit der leitenden Schicht 103 überlappt, in einigen Fällen von der Dicke der Isolierschicht 110b in dem Bereich unterscheidet, der sich nicht mit der leitenden Schicht 103 überlappt. Beispielsweise wird die Isolierschicht 110b in dem Bereich, der sich nicht mit der leitenden Schicht 103 überlappt, in einigen Fällen teilweise entfernt, um bei der Verarbeitung eines zu der leitenden Schicht 103 werdenden Films eine verringerte Dicke aufzuweisen.
  • In der Halbleiterschicht 108 dient mindestens der Bereich, der in Kontakt mit der Isolierschicht 110c ist, als Kanalbildungsbereich. Bei dieser Ausführungsform wird der Bereich der Halbleiterschicht 108, der in Kontakt mit der Isolierschicht 110f ist, so beschrieben, dass sie nicht in dem Kanalbildungsbereich enthalten ist; jedoch kann dieser Bereich in dem Kanalbildungsbereich enthalten sein.
  • In 9A wird die Kanallänge L100 des Transistors 100E durch einen gestrichelten Doppelpfeil dargestellt. Man kann sagen, dass in einer Querschnittsansicht die Kanallänge L100 der kürzeste Abstand zwischen dem Abschnitt der Halbleiterschicht 108, der in Kontakt mit der Isolierschicht 110f ist, und dem Abschnitt der Halbleiterschicht 108 ist, der in Kontakt mit der Isolierschicht 110d ist.
  • Wie in 9A gezeigt, wird die Kanallänge L100 in einigen Fällen in Abhängigkeit von dem Abstand L1 zwischen der leitenden Schicht 103 und der Halbleiterschicht 108 durch eine Dicke T103 der leitenden Schicht 103 beeinflusst.
  • Die Kanallänge L100 des Transistors 100E entspricht der Länge der Seitenfläche der Isolierschicht 110c auf der Seite der Öffnung 141 in einer Querschnittsansicht. Wenn sich die leitende Schicht 103 nahe an der Halbleiterschicht 108 befindet (d. h., wenn der Abstand L1 kurz ist), kann die Kanallänge L100 groß sein, wobei sie durch die Dicke der Leitenden Schicht 103 beeinflusst wird. Daher kann die Kanallänge L100 das 1-Fache oder mehr der Dicke T110, das 1,5-Fache oder mehr der Dicke T110 oder das 2-Fache oder mehr der Dicke T110 sein.
  • [Transistor 100F]
  • 9B ist eine Querschnittsansicht eines Transistors 100F. 9B ist eine Querschnittsansicht entlang der Strich-Punkt-Linie A1-A2 in 8A.
  • Der Transistor 100F unterscheidet sich von dem Transistor 100E hauptsächlich dadurch, dass die Isolierschicht 110 eine achtschichtige Struktur aufweist.
  • Die Isolierschicht 110 umfasst die Isolierschicht 110a über der leitenden Schicht 112a, die Isolierschicht 110b über der Isolierschicht 110a, eine Isolierschicht 110c1 über der Isolierschicht 110b, eine Isolierschicht 110f1 über der Isolierschicht 110c1, eine Isolierschicht 110f2 über der Isolierschicht 110f1 und der leitenden Schicht 103, eine Isolierschicht 110c2 über der Isolierschicht 110f2, die Isolierschicht 110d über der Isolierschicht 110c2 und die Isolierschicht 110e über der Isolierschicht 110d.
  • Die Strukturen der Isolierschichten 110c1 und 110c2 können jeweils der Struktur ähnlich sein, die auf die Isolierschicht 110c angewendet werden kann. Insbesondere ist es vorzuziehen, dass die Isolierschichten 110c1 und 110c2 jeweils Sauerstoff enthalten und einen Bereich mit einem höheren Sauerstoffgehalt als mindestens eine der Isolierschichten 110a, 110b, 110d, 110e, 110f1 und 110f2 umfassen.
  • Die Strukturen der Isolierschichten 110f1 und 110f2 können jeweils der Struktur ähnlich sein, die auf die Isolierschicht 110f angewendet werden kann. Insbesondere werden die Isolierschichten 110f1 und 110f2 jeweils vorzugsweise unter Verwendung eines Films ausgebildet, der die Diffusion von Sauerstoff nicht leicht zulässt. Die Isolierschichten 110f1 und 110f2 werden jeweils vorzugsweise unter Verwendung eines Films ausgebildet, der die Diffusion von Wasserstoff nicht leicht zulässt.
  • Auf jede der Isolierschichten 110a, 110b, 110d und 110e kann die vorstehend beschriebene Struktur angewendet werden.
  • Man kann sagen, dass in 9B die Kanallänge L100 der kürzeste Abstand zwischen dem Abschnitt der Halbleiterschicht 108, der in Kontakt mit der Isolierschicht 110b ist, und dem Abschnitt der Halbleiterschicht 108 ist, der in Kontakt mit der Isolierschicht 110d ist.
  • Bei der vorstehend beschriebenen Struktur können der obere Teil und der untere Teil der Isolierschicht 110 in Bezug auf die leitende Schicht 103 symmetrisch sein. Des Weiteren können sowohl die Isolierschicht 110c1 als auch die Isolierschicht 110c2 der Halbleiterschicht 108 Sauerstoff zuführen; daher kann der Transistor verbesserte Eigenschaften aufweisen.
  • [Transistor 100G]
  • 10A und 10B sind Querschnittsansichten eines Transistors 100G. 10A ist eine Querschnittsansicht entlang der Strich-Punkt-Linie A1-A2 in 1A, und 10B ist eine Querschnittsansicht entlang der Strich-Punkt-Linie B1-B2 in 1A.
  • Der Transistor 100G unterscheidet sich von dem Transistor 100 dadurch, dass die leitende Schicht 112a eine mehrschichtige Struktur aus einer leitenden Schicht 112a_1 und einer leitenden Schicht 112a_2 über der leitenden Schicht 112a_1 aufweist und dass die leitende Schicht 112b eine mehrschichtige Struktur aus einer leitenden Schicht 112b_1 und einer leitenden Schicht 112b_2 über der leitenden Schicht 112b_1 aufweist.
  • Die leitende Schicht 112a_1 und die leitende Schicht 112b_1 werden jeweils derart bereitgestellt, dass sie in Kontakt mit der Halbleiterschicht 108 sind. Die leitende Schicht 112a_1 dient als eine von einer Source-Elektrode und einer Drain-Elektrode des Transistors 100G, und die leitende Schicht 112b_1 dient als die andere von der Source-Elektrode und der Drain-Elektrode des Transistors 100G.
  • Die leitende Schicht 112a_2 und die leitende Schicht 112b_2 werden jeweils derart bereitgestellt, dass sie nicht in Kontakt mit der Halbleiterschicht 108 sind. Die leitende Schicht 112a_2 und die leitende Schicht 112b_2 können jeweils als Leitung oder Hilfsleitung dienen.
  • In dem Fall, in dem die Halbleiterschicht 108 unter Verwendung eines Oxidhalbleiter ausgebildet wird, werden die leitende Schicht 112a_1 und die leitende Schicht 112b_1, die in Kontakt mit der Halbleiterschicht 108 sind, vorzugsweise unter Verwendung eines Materials, das die Leitfähigkeit aufrechterhalten kann, selbst nachdem es oxidiert worden ist, wie z. B. eines Oxidleiters, ausgebildet.
  • Währenddessen werden die leitende Schicht 112a und die leitende Schicht 112b jeweils vorzugsweise unter Verwendung eines Metalls, einer Legierung oder eines beliebigen anderen Materials, dessen Widerstand niedriger ist als derjenige eines Oxidleiters, ausgebildet, um als Leitung zu dienen. In Anbetracht dessen wird die leitende Schicht 112a_2 vorzugsweise unter Verwendung eines Metalls, einer Legierung oder eines beliebigen anderen Materials, dessen elektrische Leitfähigkeit höher ist als diejenige der leitenden Schicht 112a_1, ausgebildet. In ähnlicher Weise wird die leitende Schicht 112b_2 vorzugsweise unter Verwendung eines Metalls, einer Legierung oder eines beliebigen anderen Materials, dessen elektrische Leitfähigkeit höher ist als diejenige der leitenden Schicht 112b_1, ausgebildet.
  • Es sei angemerkt, dass die vorliegende Erfindung nicht auf den beispielhaften Transistor 100G beschränkt ist, in dem die leitende Schicht 112a und die leitende Schicht 112b jeweils eine mehrschichtige Struktur aufweisen. In einem Transistor einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die leitende Schicht 112a eine einschichtige Struktur aufweisen und kann die leitende Schicht 112b eine mehrschichtige Struktur aufweisen. In einem Transistor einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die leitende Schicht 112a eine mehrschichtige Struktur aufweisen und kann die leitende Schicht 112b eine einschichtige Struktur aufweisen.
  • [Transistor 100H]
  • 11A ist eine Querschnittsansicht eines Transistors 100H. 11A ist eine Querschnittsansicht entlang der Strich-Punkt-Linie B1-B2 in 1A.
  • Der Transistor 100H unterscheidet sich von dem Transistor 100 dadurch, dass die leitende Schicht 112a eine mehrschichtige Struktur aus der leitenden Schicht 112a_2 und der leitenden Schicht 112a_1 über der leitenden Schicht 112a_2 aufweist.
  • Die leitende Schicht 112a_1 wird derart bereitgestellt, dass sie in Kontakt mit der Halbleiterschicht 108 ist. Die leitende Schicht 112a_1 dient als eine von einer Source-Elektrode und einer Drain-Elektrode des Transistors 100H.
  • Die leitende Schicht 112a_2 ist unter der leitenden Schicht 112a_1 positioniert und wird derart bereitgestellt, dass sie nicht in Kontakt mit der Halbleiterschicht 108 ist. Die leitende Schicht 112a_2 kann als Leitung oder Hilfsleitung dienen.
  • Wie unter Bezugnahme auf den Transistor 100G beschrieben, wird in dem Fall, in dem die Halbleiterschicht 108 unter Verwendung eines Oxidhalbleiter ausgebildet wird, die leitende Schicht 112a_1, die in Kontakt mit der Halbleiterschicht 108 ist, vorzugsweise unter Verwendung eines Materials, das die Leitfähigkeit aufrechterhalten kann, selbst nachdem es oxidiert worden ist, wie z. B. eines Oxidleiters, ausgebildet.
  • Währenddessen wird die leitende Schicht 112a vorzugsweise unter Verwendung eines Metalls, einer Legierung oder eines beliebigen anderen Materials, dessen Widerstand niedriger ist als derjenige eines Oxidleiters, ausgebildet, um als Leitung zu dienen. In Anbetracht dessen wird die leitende Schicht 112a_2 vorzugsweise unter Verwendung eines Metalls, einer Legierung oder eines beliebigen anderen Materials, dessen elektrische Leitfähigkeit höher ist als diejenige der leitenden Schicht 112a_1, ausgebildet.
  • [Transistor 1001]
  • 11B ist eine Querschnittsansicht eines Transistors 1001. 11B ist eine Querschnittsansicht entlang der Strich-Punkt-Linie B1-B2 in 1A.
  • Der Transistor 1001 unterscheidet sich von dem Transistor 100 dadurch, dass die leitende Schicht 112b eine mehrschichtige Struktur aus der leitenden Schicht 112b_2 und der leitenden Schicht 112b_1 über der leitenden Schicht 112b_2 aufweist.
  • Die leitende Schicht 112b_1 wird derart bereitgestellt, dass sie in Kontakt mit der Halbleiterschicht 108 ist. Die leitende Schicht 112b_1 dient als die andere von einer Source-Elektrode und einer Drain-Elektrode des Transistors 1001.
  • Die leitende Schicht 112b_2 ist unter der leitenden Schicht 112b_1 positioniert. Die leitende Schicht 112b_2 kann als Leitung oder Hilfsleitung dienen.
  • Wie unter Bezugnahme auf den Transistor 100G beschrieben, wird in dem Fall, in dem die Halbleiterschicht 108 unter Verwendung eines Oxidhalbleiter ausgebildet wird, die leitende Schicht 112b_1, die in Kontakt mit der Halbleiterschicht 108 ist, vorzugsweise unter Verwendung eines Materials, das die Leitfähigkeit aufrechterhalten kann, selbst nachdem es oxidiert worden ist, wie z. B. eines Oxidleiters, ausgebildet.
  • Währenddessen wird die leitende Schicht 112b vorzugsweise unter Verwendung eines Metalls, einer Legierung oder eines beliebigen anderen Materials, dessen Widerstand niedriger ist als derjenige eines Oxidleiters, ausgebildet, um als Leitung zu dienen. In Anbetracht dessen wird die leitende Schicht 112b_2 vorzugsweise unter Verwendung eines Metalls, einer Legierung oder eines beliebigen anderen Materials, dessen elektrische Leitfähigkeit höher ist als diejenige der leitenden Schicht 112b_1, ausgebildet. Es sei angemerkt, dass ein Oxidfilm in einigen Fällen an der Grenzfläche ausgebildet wird, an der die leitende Schicht 112b_2 in Kontakt mit der Halbleiterschicht 108 ist.
  • [Transistor 100J]
  • 11C ist eine Querschnittsansicht eines Transistors 100J. 11C ist eine Querschnittsansicht entlang der Strich-Punkt-Linie B1-B2 in 1A.
  • Der Transistor 100J unterscheidet sich von dem Transistor 100 dadurch, dass die leitende Schicht 112a eine mehrschichtige Struktur aus der leitenden Schicht 112a_2 und der leitenden Schicht 112a_1 über der leitenden Schicht 112a_2 aufweist und dass die leitende Schicht 112b eine mehrschichtige Struktur aus der leitenden Schicht 112b_2 und der leitenden Schicht 112b_1 über der leitenden Schicht 112b_2 aufweist.
  • Die leitende Schicht 112a des Transistors 100J weist eine Struktur auf, die derjenigen der leitenden Schicht 112a des Transistors 100H ähnlich ist, und die leitende Schicht 112b des Transistors 100J weist eine Struktur auf, die derjenigen der leitenden Schicht 112b des Transistors 1001 ähnlich ist; daher kann für die leitenden Schichten 112a und 112b des Transistors 100J auf die vorstehende Beschreibung verwiesen werden.
  • [Spezifisches Beispiel für die Halbleitervorrichtung]
  • 12A bis 12H zeigen Schaltpläne von Halbleitervorrichtungen von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. 13A bis 19B sind Draufsichten und Querschnittsansichten der Halbleitervorrichtungen von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. In der folgenden Beschreibung wird der Transistor 100 als Beispiel für den Transistor verwendet, der in den Halbleitervorrichtungen von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung enthalten ist. Eine Halbleitervorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann anstelle des Transistors 100 einen oder mehrere von den vorstehend beschriebenen Transistoren 100A bis 100J umfassen.
  • [Halbleitervorrichtung 10]
  • 12A ist ein Schaltplan einer Halbleitervorrichtung 10. 13A ist eine Draufsicht auf die Halbleitervorrichtung 10. 13B ist eine Querschnittsansicht entlang der Strichpunktlinie A1-A2 in 13A, und 14 ist ein Diagramm, das einen Querschnitt entlang der Strichpunktlinie B1-B2 in 13A und einen Querschnitt entlang der Strichpunktlinie B3-B4 in 13A zeigt.
  • Die Halbleitervorrichtung 10 umfasst den Transistor 100 und einen Transistor 200. Ein Anschluss von Source und Drain des Transistors 200 ist elektrisch mit einem Gate des Transistors 100 verbunden.
  • Obwohl in 12A bis 12C der Transistor 100 und der Transistor 200 als n-Kanal-Transistoren gezeigt werden, ist eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nicht auf diese Beispiele beschränkt. Der Transistor 100 und/oder der Transistor 200 können ein p-Kanal-Si-Transistor sein.
  • Der Transistor 100 wird über dem Substrat 102 bereitgestellt. Der Transistor 100 weist die vorstehend beschriebene Struktur auf, und daher wird die ausführliche Beschreibung davon nicht wiederholt (siehe 1A bis 4B).
  • Der Transistor 200 kann eine Struktur aufweisen, die derjenigen des Transistors 100 ähnlich ist. Der Transistor 200 umfasst die leitende Schicht 104, eine Isolierschicht 210 (Isolierschichten 210a, 210b, 210c, 210d und 210e), eine Halbleiterschicht 208, eine leitende Schicht 212, eine Isolierschicht 206 und eine leitende Schicht 214. Die Schichten, die den Transistor 200 bilden, können jeweils eine einschichtige Struktur oder eine mehrschichtige Struktur aufweisen.
  • Die leitende Schicht 104 dient als Gate-Elektrode des Transistors 100 und eine von einer Source-Elektrode und einer Drain-Elektrode des Transistors 200. Da der Transistor 100 und der Transistor 200 die leitende Schicht 104 teilen, nimmt die Halbleitervorrichtung eine kleinere Fläche ein.
  • Die Isolierschicht 210 ist über der Isolierschicht 106 und der leitenden Schicht 104 positioniert. Die Isolierschicht 210 ist in Kontakt mit der leitenden Schicht 104. Die Isolierschicht 210 umfasst eine Öffnung 241, die die leitende Schicht 104 erreicht.
  • Die Isolierschicht 210 kann eine Struktur aufweisen, die derjenigen der Isolierschicht 110 ähnlich ist. Insbesondere kann die Isolierschicht 210a eine Struktur aufweisen, die derjenigen der Isolierschicht 110a ähnlich ist; die Isolierschicht 210b kann eine Struktur aufweisen, die derjenigen der Isolierschicht 110b ähnlich ist; die Isolierschicht 210c kann eine Struktur aufweisen, die derjenigen der Isolierschicht 110c ähnlich ist; die Isolierschicht 210d kann eine Struktur aufweisen, die derjenigen der Isolierschicht 110d ähnlich ist; und die Isolierschicht 210e kann eine Struktur aufweisen, die derjenigen der Isolierschicht 110e ähnlich ist;
  • Die leitende Schicht 212 ist über der Isolierschicht 210 positioniert. Die leitende Schicht 212 umfasst eine Öffnung 243, die sich mit der Öffnung 241 überlappt. Die leitende Schicht 212 dient als die andere von der Source-Elektrode und der Drain-Elektrode des Transistors 200.
  • Die Halbleiterschicht 208 ist in Kontakt mit der Oberseite der leitenden Schicht 104, der Seitenfläche der Isolierschicht 210 und der Oberseite und der Seitenfläche der leitenden Schicht 212. Die Halbleiterschicht 208 wird in Kontakt mit dem Endabschnitt der Isolierschicht 210 auf der Seite der Öffnung 241 und dem Endabschnitt der leitenden Schicht 212 auf der Seite der Öffnung 243 bereitgestellt. Die Halbleiterschicht 208 ist über die Öffnung 241 und die Öffnung 243 in Kontakt mit der leitenden Schicht 104.
  • Hier können die Halbleiterschicht 108 und die Halbleiterschicht 208 unter Verwendung von dem gleichen Material oder unterschiedlichen Materialien ausgebildet werden. Die Zusammensetzung des Materials, das für die Halbleiterschicht 108 verwendet wird, kann sich von derjenigen des Materials unterscheiden, das für die Halbleiterschicht 208 verwendet wird. Beispielsweise können die Halbleiterschichten 108 und 208 unter Verwendung von In-Ga-Zn-Oxiden mit der gleichen Zusammensetzung ausgebildet werden. Alternativ können die Halbleiterschichten 108 und 208 unter Verwendung von In-Ga-Zn-Oxiden mit unterschiedlichen Zusammensetzungen ausgebildet werden, und der Anteil von In-Atomen in einem der In-Ga-Zn-Oxide kann höher sein als derjenige von In-Atomen in dem anderen. Als weitere Alternative kann eine der Halbleiterschicht 108 und der Halbleiterschicht 208 unter Verwendung von In-Ga-Zn-Oxid ausgebildet werden, und die andere kann unter Verwendung von In-Zn-Oxid ausgebildet werden.
  • Die Isolierschicht 206 ist über der Isolierschicht 210, der Halbleiterschicht 208 und der leitenden Schicht 212 positioniert. Die Isolierschicht 206 wird entlang der Seitenwand der Öffnung 241 und der Seitenwand der Öffnung 243 bereitgestellt, wobei die Halbleiterschicht 208 zwischen der Isolierschicht 206 und den Seitenwänden liegt. Die Isolierschicht 206 dient als Gate-Isolierschicht des Transistors 200.
  • Die leitende Schicht 214 ist über der Isolierschicht 206 positioniert. Die leitende Schicht 214 überlappt sich mit der Halbleiterschicht 208 in einer Position, die sich mit der Öffnung 241 und der Öffnung 243 überlappt, wobei die Isolierschicht 206 dazwischen bereitgestellt ist. Die leitende Schicht 214 dient als Gate-Elektrode des Transistors 200.
  • Die Halbleitervorrichtung 10 umfasst eine Isolierschicht 195, die den Transistor 100 und den Transistor 200 bedeckt.
  • Die Isolierschicht 195 dient als Schutzschicht. Die Isolierschicht 195 wird vorzugsweise unter Verwendung eines Materials ausgebildet, das die Diffusion von Verunreinigungen nicht leicht zulässt. Indem die Isolierschicht 195 bereitgestellt wird, kann die Diffusion von Verunreinigungen von außen in die Transistoren effektiv verhindert werden und kann die Zuverlässigkeit der Halbleitervorrichtung erhöht werden. Beispiele für die Verunreinigungen umfassen Wasser und Wasserstoff. Die Isolierschicht 195 umfasst beispielsweise eine anorganische Isolierschicht und/oder eine organische Isolierschicht. Die Isolierschicht 195 kann eine mehrschichtige Struktur aus einer anorganischen Isolierschicht und einer organischen Isolierschicht aufweisen.
  • Beispiele für den anorganischen Isolierfilm, der für die Isolierschicht 195 verwendet werden kann. umfassen einen isolierenden Oxidfilm, einen isolierenden Nitridfilm, einen isolierenden Oxynitridfilm und einen isolierenden Nitridoxidfilm. Spezifische Beispiele für diese anorganischen Filme sind wie in der Beschreibung der Isolierschicht 110 aufgeführt. Insbesondere kann die Isolierschicht 195 unter Verwendung von einem oder mehreren von Siliziumnitrid, Siliziumnitridoxid, Siliziumoxynitrid, Aluminiumoxid, Aluminiumoxynitrid, Aluminiumnitrid, Hafniumoxid und Hafniumaluminat ausgebildet werden. Ein Acrylharz und/oder ein Polyimidharz, die organische Materialien sind, können für die Isolierschicht 195 verwendet werden.
  • Die Form und Größe (z. B. Durchmesser) der in der Isolierschicht 110 bereitgestellten Öffnung 141 können gleich oder unterschiedlich von denjenigen der in der Isolierschicht 210 bereitgestellten Öffnung 241 sein. In ähnlicher Weise können die Form und Größe (z. B. Durchmesser) der in der leitenden Schicht 112b bereitgestellten Öffnung 143 gleich oder unterschiedlich von denjenigen der in der leitenden Schicht 212 bereitgestellten Öffnung 243 sein.
  • [Halbleitervorrichtung 10A]
  • 12B ist ein Schaltplan einer Halbleitervorrichtung 10A. 15A ist eine Draufsicht auf die Halbleitervorrichtung 10A. 15B ist eine Querschnittsansicht entlang der Strichpunktlinie A1-A2 in 15A, 16A ist eine Querschnittsansicht entlang der Strichpunktlinie B1-B2 in 15A und 16B ist eine Querschnittsansicht entlang der Strichpunktlinie B3-B4 in 15A.
  • Die Halbleitervorrichtung 10A umfasst den Transistor 100 und einen Transistor 200. Der andere Anschluss von Source und Drain des Transistors 200 ist elektrisch mit dem anderen Anschluss von Source und Drain des Transistors 100 verbunden.
  • Der Transistor 100 und der Transistor 200 werden über dem Substrat 102 bereitgestellt.
  • Der Transistor 100 weist die vorstehend beschriebene Struktur auf, und daher wird die ausführliche Beschreibung davon nicht wiederholt (siehe 1A bis 4B).
  • Der Transistor 200 umfasst eine leitende Schicht 112c, die Isolierschicht 110 (die Isolierschichten 110a, 110b, 110c, 110d und 110e), eine Halbleiterschicht 108a, die leitende Schicht 112b, die Isolierschicht 106 und eine leitende Schicht 104a.
  • Die leitende Schicht 112c dient als eine von der Source-Elektrode und der Drain-Elektrode des Transistors 200. Die leitende Schicht 112c und die leitende Schicht 112a können unter Verwendung des gleichen Materials in dem gleichen Schritt ausgebildet werden.
  • Die Halbleiterschicht 108a und die Halbleiterschicht 108 können unter Verwendung des gleichen Materials in dem gleichen Schritt ausgebildet werden. Alternativ können die Halbleiterschicht 108 und die Halbleiterschicht 108a unter Verwendung von unterschiedlichen Materialien in unterschiedlichen Schritten ausgebildet werden. Für die Strukturen der Halbleiterschicht 108 und der Halbleiterschicht 108a kann auf die Beschreibung der Halbleiterschicht 108 und der Halbleiterschicht 208 der Halbleitervorrichtung 10 verwiesen werden.
  • Die leitende Schicht 112b dient als die andere von der Source-Elektrode und der Drain-Elektrode des Transistors 100 und die andere von der Source-Elektrode und der Drain-Elektrode des Transistors 200. Da der Transistor 100 und der Transistor 200 die leitende Schicht 112b teilen, nimmt die Halbleitervorrichtung eine kleinere Fläche ein.
  • Die leitende Schicht 104a dient als Gate-Elektrode des Transistors 200. Die leitende Schicht 104a und die leitende Schicht 104 können unter Verwendung des gleichen Materials in dem gleichen Schritt ausgebildet werden.
  • Die Form und Größe (z. B. Durchmesser) der in der Isolierschicht 110 bereitgestellten Öffnung 141 können gleich oder unterschiedlich von denjenigen einer in der Isolierschicht 110 bereitgestellten Öffnung 141a sein. In ähnlicher Weise können die Form und Größe (z. B. Durchmesser) der in der leitenden Schicht 112b bereitgestellten Öffnung 143 gleich oder unterschiedlich von denjenigen einer in der leitenden Schicht 112b bereitgestellten Öffnung 143a sein.
  • [Halbleitervorrichtung 10B]
  • 12C ist ein Schaltplan einer Halbleitervorrichtung 10B. 17A ist eine Draufsicht auf die Halbleitervorrichtung 10B. 17B ist eine Querschnittsansicht entlang der Strichpunktlinie A1-A2 in 17A, und 17C ist eine Querschnittsansicht entlang der Strichpunktlinie B1-B2 in 17A.
  • Die Halbleitervorrichtung 10B umfasst den Transistor 100 und den Transistor 200. Ein Anschluss von Source und Drain des Transistors 200 ist elektrisch mit einem Anschluss von Source und Drain des Transistors 100 verbunden.
  • Der Transistor 100 und der Transistor 200 werden über dem Substrat 102 bereitgestellt.
  • Der Transistor 100 weist die vorstehend beschriebene Struktur auf, und daher wird die ausführliche Beschreibung davon nicht wiederholt (siehe 1A bis 4B).
  • Der Transistor 200 umfasst die leitende Schicht 112a, die Isolierschicht 110 (die Isolierschichten 110a, 110b, 110c, 110d und 110e), die Halbleiterschicht 108a, die leitende Schicht 112c, die Isolierschicht 106 und die leitende Schicht 104a.
  • Die leitende Schicht 112c dient als die andere von der Source-Elektrode und der Drain-Elektrode des Transistors 200. Die leitende Schicht 112c und die leitende Schicht 112b können unter Verwendung des gleichen Materials in dem gleichen Schritt ausgebildet werden.
  • Die Halbleiterschicht 108a und die Halbleiterschicht 108 können unter Verwendung des gleichen Materials in dem gleichen Schritt ausgebildet werden. Alternativ können die Halbleiterschicht 108 und die Halbleiterschicht 108a unter Verwendung von unterschiedlichen Materialien in unterschiedlichen Schritten ausgebildet werden. Für die Strukturen der Halbleiterschicht 108 und der Halbleiterschicht 108a kann auf die Beschreibung der Halbleiterschicht 108 und der Halbleiterschicht 208 der Halbleitervorrichtung 10 verwiesen werden.
  • Die leitende Schicht 112a dient als eine von der Source-Elektrode und der Drain-Elektrode des Transistors 100 und eine von der Source-Elektrode und der Drain-Elektrode des Transistors 200. Da der Transistor 100 und der Transistor 200 die leitende Schicht 112a teilen, nimmt die Halbleitervorrichtung eine kleinere Fläche ein.
  • Die leitende Schicht 104a dient als Gate-Elektrode des Transistors 200. Die leitende Schicht 104a und die leitende Schicht 104 können unter Verwendung des gleichen Materials in dem gleichen Schritt ausgebildet werden.
  • Die Form und Größe (z. B. Durchmesser) der in der Isolierschicht 110 bereitgestellten Öffnung 141 können gleich oder unterschiedlich von denjenigen der in der Isolierschicht 110 bereitgestellten Öffnung 141a sein. In ähnlicher Weise können die Form und Größe (z. B. Durchmesser) der in der leitenden Schicht 112b bereitgestellten Öffnung 143 gleich oder unterschiedlich von denjenigen der in der leitenden Schicht 112c bereitgestellten Öffnung 143a sein.
  • [Halbleitervorrichtung 10C]
  • 12D ist ein Schaltplan einer Halbleitervorrichtung 10C. 18A ist eine Draufsicht auf die Halbleitervorrichtung 10C. 18B ist eine Querschnittsansicht entlang der Strichpunktlinie A1-A2 in 18A.
  • Die Halbleitervorrichtung 10C umfasst den Transistor 100 und einen Transistor 250. Ein Anschluss von Source und Drain des Transistors 250 ist elektrisch mit einem Anschluss von Source und Drain des Transistors 100 verbunden.
  • Obwohl in 12D bis 12H der Transistor 100 als n-Kanal-Transistor gezeigt wird und der Transistor 250 als p-Kanal-Transistor gezeigt, ist eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nicht auf diese Beispiele beschränkt. Sowohl der Transistor 100 als auch die Transistor 250 können n-Kanal-Transistoren oder p-Kanal-Transistoren sein. Alternativ kann der Transistor 100 ein p-Kanal-Transistor sein, und der Transistor 250 kann ein n-Kanal-Transistor sein.
  • Der Transistor 100 und der Transistor 250 werden über dem Substrat 102 bereitgestellt.
  • Die Halbleitervorrichtung 10C umfasst eine leitende Schicht 259 über dem Substrat 102, eine Isolierschicht 252 über dem Substrat 102 und der leitenden Schicht 259 und eine Halbleiterschicht 253 über der Isolierschicht 252. Die Halbleitervorrichtung 10C umfasst auch eine Isolierschicht 254 über der Isolierschicht 252 und der Halbleiterschicht 253 und eine leitende Schicht 255 über der Isolierschicht 254. Die Halbleiterschicht 253 und die leitende Schicht 255 überlappen sich miteinander in einem Bereich.
  • Des Weiteren wird eine Isolierschicht 256 über der Isolierschicht 254 und der leitenden Schicht 255 bereitgestellt. Die Isolierschicht 254 und die Isolierschicht 256 sind mit einer Öffnung 257a in einem Bereich versehen, der sich mit einem Teil der Halbleiterschicht 253 überlappt. Die Isolierschicht 254 und die Isolierschicht 256 sind mit einer Öffnung 257b in einem Bereich versehen, der sich mit einem anderen Teil der Halbleiterschicht 253 überlappt.
  • Eine leitende Schicht 258a wird über der Isolierschicht 256 und der Öffnung 257a bereitgestellt, und eine leitende Schicht 258b werden über der Isolierschicht 256 und der Öffnung 257b bereitgestellt. Die leitende Schicht 258a ist elektrisch mit der Halbleiterschicht 253 in der Öffnung 257a verbunden. Die leitende Schicht 258b ist elektrisch mit der Halbleiterschicht 253 in der Öffnung 257b verbunden.
  • Die Halbleiterschicht 253 umfasst einen Drain-Bereich 253a, einen Kanalbildungsbereich 253b und einen Source-Bereich 253c. Der Bereich der Halbleiterschicht 253, der sich mit der leitenden Schicht 255 überlappt, dient als Kanalbildungsbereich 253b. Der Drain-Bereich 253a ist elektrisch mit der leitenden Schicht 258a verbunden, und der Source-Bereich 253c ist elektrisch mit der leitenden Schicht 258b verbunden.
  • Die Isolierschicht 110 (die Isolierschichten 110a, 110b, 110c, 110d und 110e) ist über der Isolierschicht 256, der leitenden Schicht 258a und der leitenden Schicht 258b bereitgestellt, und die leitende Schicht 112b ist über der Isolierschicht 110 bereitgestellt.
  • In einem Bereich, der sich mit einem Teil der leitenden Schicht 258a überlappt, sind die leitende Schicht 112b und die Isolierschicht 110 mit einer Öffnung 146 versehen (siehe 18A). Die Halbleiterschicht 108 wird in der Öffnung 146 bereitgestellt.
  • Die Isolierschicht 106 wird über der Isolierschicht 110, der leitenden Schicht 112b und der Halbleiterschicht 108 bereitgestellt, und die leitende Schicht 104 wird über der Isolierschicht 106 bereitgestellt. Die Isolierschicht 195 wird über der Isolierschicht 106 und der leitenden Schicht 104 bereitgestellt.
  • Die leitende Schicht 259 dient als Rückgate-Elektrode des Transistors 250. Es ist daher vorzuziehen, dass sich die leitende Schicht 259 mit dem Kanalbildungsbereich 253b überlappt und sich über den Endabschnitt des Kanalbildungsbereichs 253b hinaus erstreckt. Das heißt, dass die leitende Schicht 259 vorzugsweise größer ist als der Kanalbildungsbereich 253b. Die leitende Schicht 259 erstreckt sich vorzugsweise über den Endabschnitt der Halbleiterschicht 253 hinaus. Das heißt, dass die leitende Schicht 259 vorzugsweise größer ist als die Halbleiterschicht 253.
  • Eine Rückgate-Elektrode ist derart positioniert, dass ein Kanalbildungsbereich einer Halbleiterschicht zwischen einer Gate-Elektrode und der Rückgate-Elektrode angeordnet ist. Durch Ändern des Potentials der Rückgate-Elektrode kann die Schwellenspannung eines Transistors geändert werden. Das Potential der Rückgate-Elektrode kann ein Erdpotential oder ein frei ausgewähltes Potential sein.
  • Die Rückgate-Elektrode wird unter Verwendung einer leitenden Schicht ausgebildet und kann auf eine Weise, die derjenigen der Gate-Elektrode ähnlich ist, dienen. Beispielsweise kann die Rückgate-Elektrode das gleiche Potential wie die Gate-Elektrode aufweisen.
  • Die Rückgate-Elektrode kann unter Verwendung eines Materials und eines Verfahrens, die denjenigen, die für die Gate-Elektrode, eine Source-Elektrode, eine Drain-Elektrode oder dergleichen verwendet werden, ähnlich sind, ausgebildet werden. Die Gate-Elektrode und die Rückgate-Elektrode sind leitende Schichten, und somit weisen sie jeweils eine Funktion auf, ein elektrisches Feld, das außerhalb des Transistors erzeugt wird, daran zu hindern, die Halbleiterschicht, in der der Kanal gebildet wird, zu beeinflussen (insbesondere eine Funktion zum Blockieren eines elektrischen Feldes gegen statische Elektrizität). Mit anderen Worten: Die Änderung der elektrischen Eigenschaften des Transistors aufgrund des Einflusses eines externen elektrischen Feldes, wie z. B. einer statischen Elektrizität, kann verhindert werden. Indem die Rückgate-Elektrode bereitgestellt wird, kann der Änderungsbetrag der Schwellenspannung des Transistors bei einem Vorspannungs-Temperatur- (bias-temperature, BT-) Stresstest verringert werden. Indem die Rückgate-Elektrode bereitgestellt wird, können die Schwankungen der Eigenschaften des Transistors verringert werden und kann die Zuverlässigkeit einer Halbleitervorrichtung, die den Transistor umfasst, erhöht werden.
  • In dem Transistor 250 dient die Halbleiterschicht 253 als Halbleiterschicht, in dem der Kanal ausgebildet wird; die Isolierschicht 254 dient als Gate-Isolierschicht; und die leitende Schicht 255 dient als Gate-Elektrode. Die leitende Schicht 258a und die leitende Schicht 258b dienen als Drain-Elektrode bzw. Source-Elektrode des Transistors 250.
  • Wie der Transistor 100, kann der Transistor 250 ein OS-Transistor sein.
  • Hier können die Halbleiterschicht 108 und die Halbleiterschicht 253 unter Verwendung von dem gleichen Material oder unterschiedlichen Materialien ausgebildet werden. Für die Strukturen der Halbleiterschicht 108 und der Halbleiterschicht 253 kann auf die Beschreibung der Halbleiterschicht 108 und der Halbleiterschicht 208 der Halbleitervorrichtung 10 verwiesen werden.
  • Alternativ kann ein Transistor, der Silizium in seinem Kanalbildungsbereich enthält (ein Si-Transistor), als Transistor 250 verwendet werden.
  • Beispiele für Silizium umfassen einkristallines Silizium, polykristallines Silizium und amorphes Silizium. Im Besonderen kann ein Transistor, der Niedertemperatur-Polysilizium (low temperature polysilicon, LTPS) in einer Halbleiterschicht enthält (nachstehend auch als LTPS-Transistor bezeichnet), verwendet werden. Ein LTPS-Transistor weist eine hohe Feldeffektbeweglichkeit und vorteilhafte Frequenzeigenschaften auf.
  • Die Struktur des Transistors 100 ist gleich wie die vorstehend beschriebene Struktur (siehe 1A bis 4B), mit der Ausnahme, dass die leitende Schicht 258a anstelle der leitenden Schicht 112a bereitgestellt wird.
  • Die leitende Schicht 258a dient als eine von der Source-Elektrode und der Drain-Elektrode des Transistors 100 und eine von der Source-Elektrode und der Drain-Elektrode des Transistors 250. Da der Transistor 100 und der Transistor 250 die leitende Schicht 258a teilen, nimmt die Halbleitervorrichtung eine kleinere Fläche ein.
  • Wie vorstehend beschrieben, handelt es sich bei dem Transistor 100 um einen vertikalen Kanal-Typ-Transistor. Währenddessen fließt in der Halbleiterschicht des Transistors 250 ein Strom in horizontale Richtung, d. h. die Richtung parallel oder im Wesentlichen parallel zu einer Oberfläche des Substrats 102. Ein derartiger Transistor kann ein lateraler Kanal-Typ-Transistor oder ein lateraler Kanal-Transistor genannt werden.
  • Wie vorstehend beschrieben, kann eine Halbleitervorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nicht nur einen vertikalen Kanal-Typ-Transistor, sondern auch einen lateralen Kanal-Typ-Transistor umfassen.
  • Wie in 12E gezeigt, können ein Rückgate und ein Gate des Transistors 250 elektrisch miteinander verbunden sein. Wie in 12F gezeigt, können das Rückgate des Transistors 250 und die Source oder der Drain davon elektrisch miteinander verbunden sein. Wie in 12G gezeigt, kann der Transistor 250 ohne Rückgate zum Einsatz kommen.
  • [Halbleitervorrichtung 10D]
  • 12H ist ein Schaltplan einer Halbleitervorrichtung 10D. 19A ist eine Draufsicht auf die Halbleitervorrichtung 10D. 19B ist eine Querschnittsansicht entlang der Strichpunktlinie A1-A2 in 19A.
  • Die Halbleitervorrichtung 10D umfasst den Transistor 100 und den Transistor 250. Das Gate des Transistors 250 ist elektrisch mit einem Anschluss von Source und Drain des Transistors 100 verbunden.
  • Die Halbleitervorrichtung 10D unterscheidet sich von der Halbleitervorrichtung 10C dadurch, dass sich die Öffnung 146 mit der leitenden Schicht 255 überlappt, die als Gate-Elektrode des Transistors 250 dient. Folglich wird in der Halbleitervorrichtung 100 der Transistor 100 über der Gate-Elektrode des Transistors 250 bereitgestellt. Bei der Halbleitervorrichtung 10D wird die Öffnung 146 durch selektives Entfernen eines Teils der leitenden Schicht 112b und eines Teils der Isolierschicht 110 in einem Bereich, der sich mit der leitenden Schicht 255 überlappt, ausgebildet.
  • Obwohl sich in 19A und 19B die Öffnung 146 mit dem Kanalbildungsbereich 253b überlappt, ist eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nicht auf dieses Beispiel beschränkt. Eine Struktur kann zum Einsatz kommen, bei der sich die Öffnung 146 nicht mit dem Kanalbildungsbereich 253b, sondern mit der leitenden Schicht 255 überlappt. Bei der Halbleitervorrichtung 10D dient die leitende Schicht 255 als Gate-Elektrode des Transistors 250 und eine von der Source-Elektrode und der Drain-Elektrode des Transistors 100.
  • Wenn sich der Transistor 100 und der Transistor 250 miteinander überlappen, nimmt die Halbleitervorrichtung eine kleinere Fläche ein.
  • Die Halbleitervorrichtung 10D unterscheidet sich von der Halbleitervorrichtung 10C durch die Strukturen der Öffnung 257a, der Öffnung 257b, der leitenden Schicht 258a und der leitenden Schicht 258b.
  • Bei der Halbleitervorrichtung 10D wird die Öffnung 257a durch selektives Entfernen eines Teils der Isolierschicht 254 und eines Teils der Isolierschicht 110 in einem Bereich, der sich mit dem Drain-Bereich 253a der Halbleiterschicht 253 überlappt, ausgebildet. Bei der Halbleitervorrichtung 10D wird die Öffnung 257b durch selektives Entfernen eines Teils der Isolierschicht 254 und eines Teils der Isolierschicht 110 in einem Bereich, der sich mit dem Source-Bereich 253c der Halbleiterschicht 253 überlappt, ausgebildet.
  • Bei der Halbleitervorrichtung 10D werden die leitende Schicht 258a und die leitende Schicht 258b über der Isolierschicht 110 bereitgestellt.
  • Bei der Halbleitervorrichtung 10D können die leitenden Schichten 258a und 258b und die leitende Schicht 112b unter Verwendung des gleichen Materials in dem gleichen Schritt ausgebildet werden. Die leitenden Schichten 258a und 258b müssen nicht getrennt von der leitenden Schicht 112b ausgebildet werden; daher kann der Herstellungsprozess der Halbleitervorrichtung verkürzt werden, und die Produktivität der Halbleitervorrichtung kann erhöht werden.
  • In einem Transistor einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, der eine Art von einem vertikalen Transistor ist, können eine Source-Elektrode, eine Halbleiterschicht und eine Drain-Elektrode derart bereitgestellt werden, dass sie sich miteinander überlappen. Daher kann die von dem Transistor eingenommene Fläche wesentlich kleiner sein als die von einem Planartransistor eingenommene Fläche. Des Weiteren ermöglicht die Kombination eines p-Kanal-Si-Planartransistors und eines vertikalen n-Kanal-OS-Transistors, eine komplementäre Metalloxidhalbleiter- (complementary metal oxide semiconductor, CMOS-) Schaltung auszubilden. Wenn sich der Planartransistor und der vertikale Transistor bei dieser Struktur miteinander überlappen, nimmt die CMOS-Schaltung eine kleinere Fläche ein.
  • In einem Transistor einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Positionsbeziehung zwischen einer Gate-Elektrode und einem Kanalbildungsbereich einer Halbleiterschicht vorteilhaft, und daher wird verhindert, dass die Feldeffektbeweglichkeit verringert wird. Dies kann eine Betriebsspannung verringern. Folglich kann eine Halbleitervorrichtung einen verringerten Stromverbrauch aufweisen, indem der Transistor einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthalten ist.
  • In einer Halbleiterschicht eines Transistors einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein niederohmiger Bereich zwischen einem Kanalbildungsbereich und einem Bereich bereitgestellt, der in Kontakt mit einer Drain-Elektrode ist. Daher wird ein hohes elektrisches Feld in der Umgebung eines Drain-Bereichs nicht leicht erzeugt, und die Erzeugung von Hot-Carriers und die Verschlechterung des Transistors werden verhindert.
  • Diese Ausführungsform kann je nach Bedarf mit einer beliebigen der anderen Ausführungsformen kombiniert werden. In dem Fall, in dem eine Vielzahl von Strukturbeispielen bei einer Ausführungsform in dieser Beschreibung gezeigt wird, können die Strukturbeispiele nach Bedarf kombiniert werden.
  • (Ausführungsform 2)
  • Bei dieser Ausführungsform wird ein Verfahren zum Herstellen der Halbleitervorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung anhand von 20A1 bis 24B2 beschrieben. Es sei angemerkt, dass im Hinblick auf ein Material und ein Ausbildungsverfahren jeder Komponente Abschnitte, die denjenigen, die bei der Ausführungsform 1 beschrieben worden sind, ähnlich sind, in einigen Fällen nicht beschrieben werden.
  • 20A1 und 20B1, 21A1 und 21B1, 22A1 und 22B1, 23A1 und 23B1 sowie 24A1 und 24B1 sind perspektivische Ansichten. Es sei angemerkt, dass einige Komponenten nicht gezeigt werden. 20A2 und 20B2, 21A2 und 21B2, 22A2 und 22B2, 23A2 und 23B2 sowie 24A2 und 24B2 zeigen jeweils eine Querschnittansicht entlang der Strichpunktlinie A1-A2 in 1A und eine Querschnittansicht entlang der Strichpunktlinie B1-B2 in 1A.
  • Dünnfilme, die in der Halbleitervorrichtung enthalten sind (z. B. Isolierfilme, Halbleiterfilme und leitende Filme), können durch ein Sputterverfahren, ein chemisches Gasphasenabscheidungs- (chemical vapor deposition, CVD-) Verfahren, ein Vakuumverdampfungsverfahren, ein Pulslaserabscheidungs- (pulsed laser deposition, PLD-) Verfahren, ein Atomlagenabscheidungs- (ALD-) Verfahren oder dergleichen ausgebildet werden. Beispiele für ein CVD-Verfahren umfassen ein PECVD-Verfahren und ein thermisches CVD-Verfahren. Ein Beispiel für ein thermisches CVD-Verfahren ist ein metallorganisches CVD- (MOCVD-) Verfahren.
  • Alternativ können Dünnfilme, die in der Halbleitervorrichtung enthalten sind (z. B. Isolierfilme, Halbleiterfilme und leitende Filme), durch ein Nassverfahren, wie z. B. durch Rotationsbeschichtung, Tauchen, Sprühbeschichtung, Tintenstrahl, Dispensieren, Siebdruck, Offsetdruck, Beschichtung mit einer Rakelschneide (doctor blade), Spaltbeschichtung, Walzenbeschichtung, Vorhangbeschichtung oder Rakelbeschichtung, ausgebildet werden.
  • Bei der Verarbeitung von Dünnfilmen, die in der Halbleitervorrichtung enthalten sind, kann ein Photolithographieverfahren oder dergleichen zum Einsatz kommen. Alternativ können die Dünnfilme durch ein Nanoprägeverfahren, ein Sandstrahlverfahren, ein Lift-off-Verfahren oder dergleichen verarbeitet werden. Alternativ können inselförmige Dünnfilme durch ein Filmausbildungsverfahren unter Verwendung einer Abschirmmaske, wie z. B. einer Metallmaske, direkt ausgebildet werden.
  • Es gibt zwei typische Beispiele für Photolithographieverfahren. Bei einem der Verfahren wird eine Photolackmaske über einem zu verarbeitenden Dünnfilm ausgebildet, der Dünnfilm wird durch Ätzen oder dergleichen verarbeitet, und dann wird die Photolackmaske entfernt. Bei dem anderen Verfahren wird ein lichtempfindlicher Dünnfilm ausgebildet und dann durch eine Belichtung und eine Entwicklung zu einer gewünschten Form verarbeitet.
  • Als Licht für die Belichtung bei einem Photolithographieverfahren kann Licht mit der i-Linie (Wellenlänge: 365 nm), Licht mit der g-Linie (Wellenlänge: 436 nm), Licht mit der h-Linie (Wellenlänge: 405 nm) oder Licht, in dem die i-Linie, die g-Linie und die h-Linie gemischt sind, verwendet werden. Alternativ kann Ultraviolettlicht, KrF-Laserlicht, ArF-Laserlicht oder dergleichen verwendet werden. Belichtung kann durch eine Technik der Flüssigkeitsimmersionsbelichtung durchgeführt werden. Als Licht zur Belichtung können auch extrem ultraviolettes (EUV-) Licht oder Röntgenstrahlen verwendet werden. Anstelle des Lichts, das für die Belichtung verwendet wird, kann ferner auch ein Elektronenstrahl verwendet werden. EUV-Licht, Röntgenstrahlen oder ein Elektronenstrahl wird vorzugsweise verwendet, um eine sehr feine Verarbeitung zu ermöglichen. Es sei angemerkt, dass keine Photomaske erforderlich ist, wenn die Belichtung durch Abtasten eines Strahls, wie z. B. eines Elektronenstrahls, durchgeführt wird.
  • Um Dünnfilme zu ätzen, kann ein Trockenätzverfahren, ein Nassätzverfahren, ein Sandstrahlverfahren oder dergleichen verwendet werden.
  • Zuerst wird die leitende Schicht 112a über dem Substrat 102 ausgebildet (20A1 und 20A2). Es sei angemerkt, dass in dem Fall, in dem der in 8B gezeigte Transistor 100D ausgebildet wird, die leitende Schicht 103 über der leitenden Schicht 112a ausgebildet wird.
  • Zur Ausbildung eines zu der leitenden Schicht 112a werdenden leitenden Films und eines zu der leitenden Schicht 103 werdenden leitenden Films ist beispielsweise ein Sputterverfahren geeignet. Eine leitende Schicht kann auf die folgende Weise ausgebildet werden: Eine Photolackmaske wird durch einen Photolithographieprozess über einem leitenden Film ausgebildet, und anschließend wird der leitende Film verarbeitet. Der zu der leitenden Schicht 103 werdende leitende Film kann nach der Ausbildung der leitenden Schicht 112a ausgebildet werden, oder der zu der leitenden Schicht 112a werdende leitende Film kann nach der Ausbildung des zu der leitenden Schicht 103 werdenden leitenden Films verarbeitet werden. An dem zu der leitenden Schicht 103 werdenden leitenden Film können ein Schritt zum Verarbeiten des leitenden Films zu einer gewünschten Form, wie z. B. einer Inselform, und ein Schritt zum Bereitstellen der Öffnung 148 gleichzeitig durchgeführt werden; alternativ kann einer von diesen Schritten früher als der andere durchgeführt werden. Der leitende Film kann durch ein Nassätzverfahren und/oder ein Trockenätzverfahren verarbeitet werden.
  • Dann werden ein zu der Isolierschicht 110a werdender Isolierfilm 110af, ein zu der Isolierschicht 110b werdender Isolierfilm 110bf und ein zu der Isolierschicht 110c werdender Isolierfilm 110cf über der leitenden Schicht 112a ausgebildet (20B1 und 20B2).
  • Wie bereits vorstehend beschrieben worden ist, umfasst die Isolierschicht 110a einen Bereich, der einen höheren Wasserstoffgehalt aufweist als die Isolierschicht 110b.
  • In dem Filmausbildungsgas für den Isolierfilm 110af ist der Anteil der Durchflussrate eines NH3-Gases vorzugsweise höher als derjenige in dem Filmausbildungsgas für den Isolierfilm 110bf. Das Filmausbildungsgas für den Isolierfilm 110bf enthält nicht notwendigerweise ein NH3-Gas. Wenn der Isolierfilm 110af unter den Bedingungen ausgebildet wird, unter denen der Anteil der Durchflussrate eines NH3-Gases zu der gesamten Durchflussrate des Filmausbildungsgases hoch ist, kann der Isolierfilm 110af einen hohen Wasserstoffgehalt aufweisen. In diesem Fall kann die Menge an Wasserstoff in der Isolierschicht 110a, der durch Erwärmung abgegeben wird, groß sein. Des Weiteren kann die Menge an Wasserstoff in der Isolierschicht 110b, der durch Erwärmung abgegeben wird, klein sein.
  • Die Menge an Wasserstoff in der Isolierschicht 110a, der durch Erwärmung abgegeben wird, kann angepasst werden, indem sich die Filmausbildungsbedingungen für den Isolierfilm 110af von denjenigen für den Isolierfilm 110bf unterscheiden. Insbesondere können sich die Filmausbildungsbedingungen für den Isolierfilm 110af von denjenigen für den Isolierfilm 110bf in einem oder mehreren von einer Filmausbildungsleistung (Filmausbildungsleistungsdichte), einem Filmausbildungsdruck, der Art eines Filmausbildungsgases, dem Durchflussratenverhältnis eines Filmausbildungsgases, einer Filmausbildungstemperatur und dem Abstand zwischen dem Substrat und einer Elektrode unterscheiden. Beispielsweise kann die Filmausbildungsleistungsdichte für den Isolierfilm 110af niedriger sein als diejenige für den Isolierfilm 110bf, wobei in diesem Fall der Isolierfilm 110af einen höheren Wasserstoffgehalt aufweisen kann als der Isolierfilm 110bf. In diesem Fall kann die Menge an Wasserstoff in der Isolierschicht 110a, der durch Erwärmung abgegeben wird, groß sein.
  • Beispielsweise werden Siliziumnitridfilme vorzugsweise als Isolierfilme 110af und 110bf ausgebildet. Alternativ ist es vorzuziehen, dass ein Siliziumnitridfilm und ein Aluminiumoxidfilm als Isolierfilm 110af bzw. Isolierfilm 110bf ausgebildet werden. Als weiteres Bespiel ist es vorzuziehen, dass ein Siliziumoxidfilm oder ein Siliziumoxynitridfilm als Isolierfilm 110cf ausgebildet wird.
  • Ein Sputterverfahren oder ein PECVD-Verfahren ist beispielsweise für die Ausbildung des Isolierfilms 110af, des Isolierfilms 110bf und des Isolierfilms 110cf geeignet. Es ist besonders vorzuziehen, dass ein PECVD-Verfahren verwendet wird, um die Ausbildung sowohl eines Films mit einem niedrigen Wasserstoffgehalt als auch eines Films mit einem hohen Wasserstoffgehalt zu erleichtern. Es ist vorzuziehen, dass der Isolierfilm 110bf nach der Ausbildung des Isolierfilms 110af im Vakuum sukzessiv ausgebildet wird, ohne dass dabei eine Oberfläche des Isolierfilms 110af der Luft ausgesetzt wird, da die sukzessive Ausbildung des Isolierfilms 110af und des Isolierfilms 110bf die Anhaftung von aus Atomsphäre stammenden Verunreinigungen an einer Oberfläche des Isolierfilms 110af verhindert. Beispiele für die Verunreinigungen umfassen Wasser und organische Substanzen. Aus einem ähnlichen Grund ist es vorzuziehen, dass der Isolierfilm 110cf nach der Ausbildung des Isolierfilms 110bf im Vakuum sukzessiv ausgebildet wird, ohne dass dabei eine Oberfläche des Isolierfilms 110bf der Luft ausgesetzt wird.
  • Die Substrattemperatur beim Ausbilden der Isolierfilme 110af, 110bf und 110cf ist bevorzugt höher als oder gleich 180 °C und niedriger als oder gleich 450 °C, bevorzugter höher als oder gleich 200 °C und niedriger als oder gleich 450 °C, noch bevorzugter höher als oder gleich 250 °C und niedriger als oder gleich 450 °C, sogar noch bevorzugter höher als oder gleich 300 °C und niedriger als oder gleich 450 °C, sogar noch bevorzugter höher als oder gleich 300 °C und niedriger als oder gleich 400 °C, sogar noch bevorzugter höher als oder gleich 350 °C und niedriger als oder gleich 400 °C. Wenn die Substrattemperatur beim Ausbilden der Isolierfilme 110af, 110bf und 110cf in dem vorstehenden Bereich liegt, können Verunreinigungen (z. B. Wasser und Wasserstoff), die von den Isolierfilmen 110af, 110bf und 110cf abgegeben werden, verringert werden, was die Diffusion der Verunreinigungen in die Halbleiterschicht 108 verhindert. Folglich kann ein Transistor mit vorteilhaften elektrischen Eigenschaften und hoher Zuverlässigkeit erhalten werden.
  • Es sei angemerkt, dass es nicht notwendig ist, die Wahrscheinlichkeit der Abgabe von Sauerstoff von der Halbleiterschicht 108 aufgrund der daran angelegten Wärme bei der Ausbildung der Isolierfilme 110af, 110bf und 110cf zu berücksichtigen, da die Isolierfilme 110af, 110bf und 110cf früher als die Halbleiterschicht 108 ausgebildet werden.
  • Es ist vorzuziehen, dass eine Plasmabehandlung nach der Ausbildung des Isolierfilms 110cf ohne Aussetzung an der Luft (in-situ) in einer Sauerstoff enthaltenden Atmosphäre sukzessiv durchgeführt wird, Beispielsweise wird eine N2O-Plasmabehandlung vorzugsweise durchgeführt. Eine derartige Plasmabehandlung ermöglicht die Sauerstoffzufuhr zu dem Isolierfilm 110cf.
  • Als Nächstes wird die Metalloxidschicht 149 vorzugsweise über dem Isolierfilm 110cf ausgebildet (21A1 und 21A2). Die Ausbildung der Metalloxidschicht 149 ermöglicht die Sauerstoffzufuhr zu dem Isolierfilm 110cf.
  • Es gibt keine Beschränkung bezüglich der Leitfähigkeit der Metalloxidschicht 149. Für die Metalloxidschicht 149 kann mindestens einer von einem Isolierfilm, einem Halbleiterfilm und einem leitenden Film verwendet werden. Für die Metalloxidschicht 149 kann beispielsweise Aluminiumoxid, Hafniumoxid, Hafniumaluminat, Indiumoxid, Indium-Zinn-Oxid (ITO) oder Silizium enthaltendes Indium-Zinn-Oxid (ITSO) verwendet werden.
  • Ein Oxidmaterial, das eines oder mehrere von Elementen enthält, die in der Halbleiterschicht 108 enthalten sind, wird vorzugsweise für die Metalloxidschicht 149 verwendet. Es ist besonders vorzuziehen, dass ein Oxidhalbleitermaterial verwendet wird, das für die Halbleiterschicht 108 verwendet werden kann.
  • Beim Ausbilden der Metalloxidschicht 149 kann dem Isolierfilm 110cf eine größere Menge an Sauerstoff mit einem höheren Anteil der Sauerstoff-Durchflussrate zu der gesamten Durchflussrate des Filmausbildungsgases, das in eine Behandlungskammer einer Filmausbildungseinrichtung eingeleitet wird (d. h. mit einem höheren Sauerstoff-Durchflussratenverhältnis), oder mit einem höheren Sauerstoffpartialdruck in der Behandlungskammer zugeführt werden. Das Sauerstoff-Durchflussratenverhältnis oder der Sauerstoffpartialdruck ist beispielsweise höher als oder gleich 50 % und niedriger als oder gleich 100 %, bevorzugt höher als oder gleich 65 % und niedriger als oder gleich 100 %, bevorzugter höher als oder gleich 80 % und niedriger als oder gleich 100 %, noch bevorzugter höher als oder gleich 90 % und niedriger als oder gleich 100 %. Es wird besonders bevorzugt, dass das Sauerstoff-Durchflussratenverhältnis 100 % ist und der Sauerstoffpartialdruck so weit wie möglich nahe an 100 % liegt.
  • Wenn die Metalloxidschicht 149 auf die vorstehende Weise durch ein Sputterverfahren in einer Sauerstoff enthaltenden Atmosphäre ausgebildet wird, kann während der Ausbildung der Metalloxidschicht 149 dem Isolierfilm 110cf Sauerstoff zugeführt werden und die Abgabe von Sauerstoff von dem Isolierfilm 110cf verhindert werden. Als Ergebnis kann eine große Menge an Sauerstoff in dem Isolierfilm 110cf eingeschlossen werden. Außerdem kann durch eine später durchgeführte Wärmebehandlung der Halbleiterschicht 108 eine große Menge an Sauerstoff zugeführt werden. Daher können die Mengen an Sauerstofffehlstellen und VoH in der Halbleiterschicht 108 verringert werden, wodurch ein Transistor mit vorteilhaften elektrischen Eigenschaften und hoher Zuverlässigkeit erhalten werden kann.
  • Eine Wärmebehandlung wird vorzugsweise durchgeführt, nachdem die Metalloxidschicht 149 ausgebildet worden ist. Durch die nach der Ausbildung der Metalloxidschicht 149 durchgeführte Wärmebehandlung kann Sauerstoff von der Metalloxidschicht 149 zu dem Isolierfilm 110cf effektiv zugeführt werden.
  • Die Wärmebehandlungstemperatur ist bevorzugt höher als oder gleich 150 °C und niedriger als die Entspannungsgrenze des Substrats, bevorzugter höher als oder gleich 200 °C und niedriger als oder gleich 450 °C, noch bevorzugter höher als oder gleich 250 °C und niedriger als oder gleich 450 °C, sogar noch bevorzugter höher als oder gleich 300 °C und niedriger als oder gleich 450 °C, sogar noch bevorzugter höher als oder gleich 300 °C und niedriger als oder gleich 400 °C, sogar noch bevorzugter höher als oder gleich 350 °C und niedriger als oder gleich 400 °C. Die Wärmebehandlung kann in einer Atmosphäre durchgeführt werden, die eines oder mehrere von einem Edelgas, Stickstoff und Sauerstoff enthält. Als Stickstoff enthaltende Atmosphäre oder Sauerstoff enthaltende Atmosphäre kann die saubere, trockene Luft (clean dry air, CDA) verwendet werden. Es sei angemerkt, dass der Gehalt von Wasserstoff, Wasser oder dergleichen in der Atmosphäre vorzugsweise möglichst niedrig ist. Als Atmosphäre wird vorzugsweise ein hochreines Gas mit einem Taupunkt von -60 °C oder niedriger, bevorzugt bei -100 °C oder niedriger verwendet. Unter Verwendung einer Atmosphäre, in der der Gehalt von Wasserstoff, Wasser oder dergleichen möglichst niedrig ist, kann das Eindringen von Wasserstoff, Wasser oder dergleichen in den Isolierfilm 110cf und dergleichen so weit wie möglich verhindert werden. Ein Ofen, eine Einrichtung zum schnellen thermischen Glühen (rapid thermal annealing, RTA) oder dergleichen kann für die Wärmebehandlung verwendet werden. Mit der RTA-Einrichtung kann die Wärmebehandlungszeit verkürzt werden.
  • Nach der Ausbildung der Metalloxidschicht 149 oder der vorstehend beschriebenen Wärmebehandlung kann ferner dem Isolierfilm 110cf über die Metalloxidschicht 149 Sauerstoff zugeführt werden. Sauerstoff kann beispielsweise durch ein Ionenimplantationsverfahren, ein Ionendotierungsverfahren , ein Plasma-Immersions-Ionenimplantationsverfahren oder eine Plasmabehandlung zugeführt werden. Für die Plasmabehandlung bei dem Verfahren zum Herstellen der Halbleitervorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann eine Einrichtung, bei der ein Sauerstoffgas durch eine Hochfrequenzleistung in ein Plasma umgewandelt wird, geeignet verwendet werden. Beispiele für eine Einrichtung, bei der ein Gas durch eine Hochfrequenzleistung in ein Plasma umgewandelt wird, umfassen eine Plasmaätzeinrichtung und eine Plasmaveraschungseinrichtung.
  • Es sei angemerkt, dass eine Wärmebehandlung nach der Ausbildung der Isolierfilme 110af, 110bf und 110cf vor der Ausbildung der Metalloxidschicht 149 durchgeführt werden kann. Durch die Wärmebehandlung können Wasser und Wasserstoff von der Oberfläche und Innenseite des Isolierfilms 110cf abgegeben werden.
  • Als Nächstes wird die Metalloxidschicht 149 entfernt (21B1 und 21B2).
  • Es gibt keine besondere Beschränkung bezüglich eines Verfahrens zum Entfernen der Metalloxidschicht 149, und ein Nassätzverfahren kann geeignet verwendet werden. Wenn ein Nassätzverfahren verwendet wird, kann verhindert werden, dass der Isolierfilm 110cf bei der Entfernung der Metalloxidschicht 149 geätzt wird. In diesem Fall kann eine Verringerung der Dicke des Isolierfilms 110cf verhindert werden, und die Dicke der Isolierschicht 110c kann gleichmäßig sein.
  • Sauerstoffzufuhr zu dem Isolierfilm 110cf wird nicht notwendigerweise auf die vorstehend beschriebene Weise durchgeführt. Beispielsweise kann ein Ionendotierungsverfahren, ein Ionenimplantationsverfahren oder eine Plasmabehandlung zum Einsatz kommen, um dem Isolierfilm 110cf ein Sauerstoffradikal, ein Sauerstoffatom, ein Sauerstoffatomion, ein Sauerstoffmolekülion oder dergleichen zuzuführen. Des Weiteren kann ein Film, der Abgabe von Sauerstoff unterdrückt, über dem Isolierfilm 110cf ausgebildet werden, und dann kann dem Isolierfilm 110cf Sauerstoff durch den Film zugeführt werden. Nach der Zufuhr von Sauerstoff wird der Film, der die Abgabe von Sauerstoff unterdrückt, vorzugsweise entfernt. Der Film, der eine Abgabe von Sauerstoff unterdrückt, kann ein leitender Film oder ein Halbleiterfilm sein, der eines oder mehrere von Indium, Zink, Gallium, Zinn, Aluminium, Chrom, Tantal, Titan, Molybdän, Nickel, Eisen, Kobalt und Wolfram enthält.
  • Dann werden ein zu der Isolierschicht 110d werdender Isolierfilm 110df und ein zu der Isolierschicht 110e werdender Isolierfilm 110ef über dem Isolierfilm 110cf ausgebildet (21B1 und 21B2).
  • Wie bereits vorstehend beschrieben worden ist, umfasst die Isolierschicht 110e einen Bereich, der einen höheren Wasserstoffgehalt aufweist als die Isolierschicht 110d.
  • In dem Filmausbildungsgas für den Isolierfilm 110ef ist der Anteil der Durchflussrate eines NH3-Gases vorzugsweise höher als derjenige in dem Filmausbildungsgas für den Isolierfilm 110df. Das Filmausbildungsgas für den Isolierfilm 110df enthält nicht notwendigerweise ein NH3-Gas. Wenn der Isolierfilm 110ef unter den Bedingungen ausgebildet wird, unter denen der Anteil der Durchflussrate eines NH3-Gases zu der gesamten Durchflussrate des Filmausbildungsgases hoch ist, kann der Isolierfilm 110ef einen hohen Wasserstoffgehalt aufweisen. In diesem Fall kann die Menge an Wasserstoff in der Isolierschicht 110e, der durch Erwärmung abgegeben wird, groß sein. Des Weiteren kann die Menge an Wasserstoff in der Isolierschicht 110d, der durch Erwärmung abgegeben wird, klein sein.
  • Die Menge an Wasserstoff in der Isolierschicht 110e, der durch Erwärmung abgegeben wird, kann angepasst werden, indem sich die Filmausbildungsbedingungen für den Isolierfilm 110ef von denjenigen für den Isolierfilm 110df unterscheiden. Insbesondere können sich die Filmausbildungsbedingungen für den Isolierfilm 110ef von denjenigen für den Isolierfilm 110df in einem oder mehreren von einer Filmausbildungsleistung (Filmausbildungsleistungsdichte), einem Filmausbildungsdruck, der Art eines Filmausbildungsgases, dem Durchflussratenverhältnis eines Filmausbildungsgases, einer Filmausbildungstemperatur und dem Abstand zwischen dem Substrat und einer Elektrode unterscheiden. Beispielsweise kann die Filmausbildungsleistungsdichte für den Isolierfilm 110ef niedriger sein als diejenige für den Isolierfilm 110df, wobei in diesem Fall der Isolierfilm 110ef einen höheren Wasserstoffgehalt aufweisen kann als der Isolierfilm 110df. In diesem Fall kann die Menge an Wasserstoff in der Isolierschicht 110e, der durch Erwärmung abgegeben wird, groß sein.
  • Beispielsweise werden Siliziumnitridfilme vorzugsweise als Isolierfilme 110df und 110ef ausgebildet. Alternativ ist es vorzuziehen, dass ein Aluminiumoxidfilm und ein Siliziumnitridfilm als Isolierfilm 110df bzw. Isolierfilm 110ef ausgebildet werden.
  • Für die anderen Bedingungen der Ausbildung des Isolierfilms 110df kann auf die Beschreibung der Ausbildung des Isolierfilms 110bf verwiesen werden. Es sei angemerkt, dass die Filmausbildungsbedingungen für den Isolierfilm 110df gleich oder unterschiedlich von denjenigen für den Isolierfilm 110bf sein können.
  • In ähnlicher Weise kann für die Ausbildung des Isolierfilms 110ef kann auf die Beschreibung der Ausbildung des Isolierfilms 110af verwiesen werden. Es sei angemerkt, dass die Filmausbildungsbedingungen für den Isolierfilm 110ef gleich oder unterschiedlich von denjenigen für den Isolierfilm 110af sein können.
  • Dann wird ein zu der leitenden Schicht 112b werdender leitender Film 112f über dem Isolierfilm 110ef ausgebildet (22A1 und 22A2). Für die Ausbildung des leitenden Films 112f ist beispielsweise ein Sputterverfahren geeignet.
  • Anschließend wird die leitende Schicht 112b ausgebildet, die mit der Öffnung 143 versehen ist. In dem bei dieser Ausführungsform beschriebenen Beispiel wird die leitende Schicht 112b auf die folgende Weise ausgebildet: Der leitende Film 112f wird, wie in 22B1 und 22B2 gezeigt, zu einer leitenden Schicht 112B mit einer gewünschten Form, wie z. B. einer Inselform, verarbeitet, und dann wird die Öffnung 143, wie in 23A1 und 23A2 gezeigt, in der leitenden Schicht 112B ausgebildet. Alternativ kann die leitende Schicht 112b ausgebildet werden, indem die Öffnung 143 in dem leitenden Film 112f ausgebildet wird und der leitende Film 112f zu einer gewünschten Form verarbeitet wird. Hier wird in dem Fall, in dem der in 8B gezeigte Transistor 100D ausgebildet wird, die Öffnung 143 in einer Position bereitgestellt, die sich mit der Öffnung 148 der leitenden Schicht 103 überlappt. Mit anderen Worten: Die Öffnung 143 wird in einer Position bereitgestellt, die sich mit der leitenden Schicht 112a überlappt aber sich nicht mit der leitenden Schicht 103 überlappt.
  • Für die Verarbeitung des leitenden Films 112f (welche kann als Ausbildung der leitenden Schicht 112B und Ausbildung der leitenden Schicht 112b angesehen werden kann) können ein Nassätzverfahren und/oder ein Trockenätzverfahren zum Einsatz kommen. Ein Nassätzverfahren ist besonders für die Ausbildung der Öffnung 143 geeignet.
  • Anschließend wird die Isolierschicht 110 (die Isolierschichten 110a, 110b, 110c, 110d und 110e), die mit der Öffnung 141 versehen ist, ausgebildet (23A1 und 23A2). Hier wird die Öffnung 141 in einer Position bereitgestellt, die sich mit der Öffnung 143 der leitenden Schicht 112b überlappt. Indem die Öffnung 141 bereitgestellt wird, wird der Bereich der leitenden Schicht 112a freigelegt, die sich mit den Öffnungen 141 und 143 überlappt.
  • Für die Ausbildung der Öffnung 141 können ein Nassätzverfahren und/oder ein Trockenätzverfahren verwendet werden, und beispielsweise kann ein Trockenätzverfahren geeignet verwendet werden.
  • Die Öffnung 141 kann beispielsweise unter Verwendung der Photolackmaske, die für die Ausbildung der Öffnung 143 verwendet wird, ausgebildet werden. Insbesondere kann der folgende Prozess zum Einsatz kommen: Eine Photolackmaske wird über der leitenden Schicht 112B ausgebildet, ein Teil der leitenden Schicht 112B wird unter Verwendung der Photolackmaske entfernt, um die Öffnung 143 auszubilden, und ein Teil jedes von den Isolierfilmen 110af, 110bf, 110cf, 110df und 110ef wird unter Verwendung der Photolackmaske entfernt, um die Öffnung 141 auszubilden. In dem Fall, in dem die Öffnung 143 derart ausgebildet wird, dass sie eine größere Breite aufweist als die Photolackmaske, kann der in 5A und dergleichen gezeigte Transistor 100A ausgebildet werden. Die Öffnung 143 kann unter Verwendung einer Photolackmaske ausgebildet werden, die sich von der Photolackmaske unterscheidet, die für die Ausbildung der Öffnung 141 verwendet wird.
  • Anschließend wird ein zu der Halbleiterschicht 108 werdender Metalloxidfilm 108f derart ausgebildet, dass er die Öffnung 141 und die Öffnung 143 bedeckt (23B1 und 23B2). Der Metalloxidfilm 108f wird derart bereitgestellt, dass er in Kontakt mit der Oberseite und der Seitenfläche der leitenden Schicht 112b, der Oberseite und der Seitenfläche der Isolierschicht 110 und der Oberseite der leitenden Schicht 112a ist.
  • Der Metalloxidfilm 108f wird vorzugsweise an der Seitenfläche der Isolierschicht 110 in der Öffnung 141 und der Seitenfläche der leitenden Schicht 112b in der Öffnung 143 derart ausgebildet, dass er eine gleichmäßige Dicke aufweist. Der Metalloxidfilm 108f kann beispielsweise durch ein Sputterverfahren oder ein ALD-Verfahren ausgebildet werden.
  • Der Metalloxidfilm 108f wird vorzugsweise durch ein Sputterverfahren unter Verwendung eines Metalloxidtargets ausgebildet.
  • Der Metalloxidfilm 108f ist vorzugsweise ein dichter Film, der möglichst geringe Defekte aufweist. Der Metalloxidfilm 108f ist vorzugsweise ein hochreiner Film, in dem Wasserstoffelemente enthaltende Verunreinigungen so weit wie möglich verringert werden. Als Metalloxidfilm 108f wird besonders vorzugsweise ein Metalloxidfilm mit Kristallinität verwendet.
  • Bei der Ausbildung des Metalloxidfilms 108f wird vorzugsweise ein Sauerstoffgas verwendet. In dem Fall, in dem ein Sauerstoffgas bei der Ausbildung des Metalloxidfilms 108f verwendet wird, kann der Isolierschicht 110 Sauerstoff vorteilhaft zugeführt werden. Beispielweise kann in dem Fall, in dem ein Oxid für die Isolierschicht 110c verwendet wird, der Isolierschicht 110c Sauerstoff vorteilhaft zugeführt werden.
  • Die Sauerstoffzufuhr zu der Isolierschicht 110c ermöglicht, dass die Halbleiterschicht 108 in einem späteren Schritt mit Sauerstoff versorgt wird, so dass die Menge an Sauerstofffehlstellen und VoH in der Halbleiterschicht 108 verringert werden kann.
  • Beim Ausbilden des Metalloxidfilms 108f können ein Sauerstoffgas und ein Inertgas (wie z. B. ein Heliumgas, ein Argongas oder ein Xenongas) gemischt werden. Es sei angemerkt, dass dann, wenn das Sauerstoff-Durchflussratenverhältnis beim Ausbilden des Metalloxidfilms 108f höher ist, die Kristallinität des Metalloxidfilms 108f höher sein kann, und ein Transistor mit hoher Zuverlässigkeit kann erhalten werden. Im Gegensatz dazu ist dann, wenn das Sauerstoff-Durchflussratenverhältnis niedriger ist, ist die Kristallinität des Metalloxidfilms 108f niedriger, und ein Transistor mit einem höheren Durchlassstrom kann erhalten werden.
  • Eine höhere Substrattemperatur während der Ausbildung des Metalloxidfilms 108f führt zu einer höheren Kristallinität und einer höheren Dichte des Metalloxidfilms 108f. Im Gegensatz dazu führt eine niedrigere Substrattemperatur während der Ausbildung zu einer niedrigeren Kristallinität und einer höheren elektrischen Leitfähigkeit des Metalloxidfilms 108f.
  • Die Substrattemperatur bei der Ausbildung des Metalloxidfilms 108f ist bevorzugt höher als oder gleich Raumtemperatur und niedriger als oder gleich 250 °C, bevorzugter höher als oder gleich Raumtemperatur und niedriger als oder gleich 200 °C, noch bevorzugter höher als oder gleich Raumtemperatur und niedriger als oder gleich 140 °C. Beispielsweise wird die Substrattemperatur vorzugsweise auf höher als oder gleich der Raumtemperatur und niedriger als oder gleich 140 °C eingestellt, um die Produktivität zu erhöhen. Wenn der Metalloxidfilm 108f ausgebildet wird, wobei die Substrattemperatur auf die Raumtemperatur eingestellt wird oder ohne dass das Substrat erwärmt wird, kann der Metalloxidfilm 108f eine niedrige Kristallinität aufweisen.
  • In dem Fall, in dem ein ALD-Verfahren zum Einsatz kommt, kommt vorzugsweise ein Filmausbildungsverfahren, wie z. B. ein thermisches ALD-Verfahren oder ein plasmagestütztes ALD- (Plasma Enhanced ALD, PEALD-) Verfahren, zum Einsatz. Ein thermisches ALD-Verfahren wird aufgrund seiner Fähigkeit zum Ausbilden eines Films mit sehr hoher Stufenabdeckung bevorzugt. Ein PEALD-Verfahren wird aufgrund seiner Fähigkeit zum Ausbilden eines Films bei niedrigen Temperaturen zusätzlich zu seiner Fähigkeit zum Ausbilden eines Films mit hoher Stufenabdeckung bevorzugt.
  • Der Metalloxidfilm 108f kann beispielsweise unter Verwendung eines Oxidationsmittels und eines Vorläufers, der ein Metallelement zum Bilden des Metalloxidfilms 108f enthält, durch ein ALD-Verfahren ausgebildet werden.
  • Beispielsweise kann ein Film aus In-Ga-Zn-Oxid unter Verwendung eines Vorläufers, der Indium enthält, eines Vorläufers, der Gallium enthält, und eines Vorläufers, der Zink enthält, ausgebildet werden. Alternativ kann ein Vorläufer, der Indium enthält, und ein Vorläufer, der Gallium und Zink enthält, verwendet werden.
  • Als Beispiele für den Vorläufer, der Indium enthält, kann Triethylindium, Tris(2,2,6,6-tetramethyl-3,5-heptandionato)indium, Cyclopentadienylindium, Indium(III)chlorid und (3-(Dimethylamino)propyl)dimethylindium angegeben werden.
  • Als Beispiele für den Vorläufer, der Gallium enthält, kann Trimethylgallium, Triethylgallium, Tris(dimethylamid)gallium(III), Gallium(III)acetylacetonat, Tris(2,2,6,6-tetramethyl-3,5-heptandionato)gallium, Dimethylchlorogallium, Diethylchlorogallium und Gallium(III)chlorid angegeben werden.
  • Als Beispiele für den Vorläufer, der Zink enthält, kann Dimethylzink, Diethylzink, Bis(2,2,6,6-tetramethyl-3,5-heptandionato)zink und Zinkchlorid angegeben werden.
  • Als Beispiele für das Oxidationsmittel können Ozon, Sauerstoff und Wasser angegeben werden.
  • Als Beispiel für ein Verfahren zum Steuern der Zusammensetzung eines auszubildenden Films wird die Anpassung des Durchflussratenverhältnisses, der Durchflusszeit, der Durchflussreihenfolge oder dergleichen des Quellengases angegeben. Durch Anpassung von derartigen Bedingungen kann ein Film, dessen Zusammensetzung sich stetig ändert, ausgebildet werden. Des Weiteren können Filme mit unterschiedlichen Zusammensetzungen sukzessiv ausgebildet werden.
  • Vor der Ausbildung des Metalloxidfilms 108f werden vorzugsweise die Behandlung zur Desorption von Wasser, Wasserstoff, einer organischen Substanz und dergleichen, welche an einer Oberfläche der Isolierschicht 110 adsorbiert werden, und/oder die Behandlung zum Zuführen von Sauerstoff zu der Isolierschicht 110 durchgeführt. Beispielsweise kann eine Wärmebehandlung bei einer Temperatur von höher als oder gleich 70 °C und niedriger als oder gleich 200 °C in einer Atmosphäre mit reduziertem Druck durchgeführt werden. Alternativ kann eine Plasmabehandlung in einer Sauerstoff enthaltenden Atmosphäre durchgeführt werden. Alternativ kann der Isolierschicht 110 Sauerstoff zugeführt werden, indem eine Plasmabehandlung in einer Atmosphäre, die ein Oxidationsgas, wie z. B. Distickstoffmonoxid (N2O), enthält, durchgeführt wird. Wenn eine Plasmabehandlung unter Verwendung eines Distickstoffmonoxidgases durchgeführt wird, kann eine organische Substanz an der Oberfläche der Isolierschicht 110 vorteilhaft entfernt werden und kann der Isolierschicht 110 Sauerstoff zugeführt werden. Nach einer derartigen Behandlung wird der Metalloxidfilm 108f vorzugsweise sukzessiv ausgebildet, ohne die Oberfläche der Isolierschicht 110 der Luft auszusetzen.
  • In dem Fall, in dem die Halbleiterschicht 108 eine mehrschichtige Struktur aufweist, wird ein oberer Metalloxidfilm vorzugsweise nach der Ausbildung eines unteren Metalloxidfilms sukzessiv ausgebildet, ohne eine Oberfläche des unteren Metalloxidfilms der Luft auszusetzen.
  • Als Nächstes wird der Metalloxidfilm 108f zu einer Inselform verarbeitet, um die Halbleiterschicht 108 auszubilden (24A1 und 24A2).
  • Für die Ausbildung der Halbleiterschicht 108 können ein Nassätzverfahren und/oder ein Trockenätzverfahren verwendet werden, und beispielsweise kann ein Nassätzverfahren geeignet verwendet werden. Dabei wird in einigen Fällen ein Teil der leitenden Schicht 112b in dem Bereich, der sich nicht mit der Halbleiterschicht 108 überlappt, geätzt und dünner gemacht. Auf ähnliche Weise wird in einigen Fällen ein Teil der Isolierschicht 110 in einem Bereich, der sich nicht mit der Halbleiterschicht 108 oder der leitenden Schicht 112b überlappt, geätzt und dünner gemacht. Beispielsweise wird in einigen Fällen die Isolierschicht 110e der Isolierschicht 110 durch Ätzen entfernt, und eine Oberfläche der Isolierschicht 110d wird freigelegt. Es sei angemerkt, dass beim Ätzen des Metalloxidfilms 108f eine Verringerung der Dicke der Isolierschicht 110e verhindert werden kann, wenn ein Material mit hoher Ätzselektivität für die Isolierschicht 110e verwendet wird.
  • Es ist vorzuziehen, dass eine Wärmebehandlung durchgeführt wird, nachdem der Metalloxidfilm 108f ausgebildet oder zu der Halbleiterschicht 108 verarbeitet worden ist. Durch die Wärmebehandlung kann Wasserstoff oder Wasser, der/das in dem Metalloxidfilm 108f oder der Halbleiterschicht 108 enthalten ist oder an einer Oberfläche des Metalloxidfilms 108f oder der Halbleiterschicht 108 adsorbiert wird, entfernt werden. Ferner wird in einigen Fällen die Filmqualität des Metalloxidfilms 108f oder der Halbleiterschicht 108 durch die Wärmebehandlung verbessert (z. B. wird die Anzahl von Defekten verringert oder die Kristallinität erhöht). Es ist ferner vorzuziehen, dass die Wärmebehandlung durchgeführt wird, bevor der Metalloxidfilm 108f zu der Halbleiterschicht 108 verarbeitet wird.
  • Es ist vorzuziehen, dass die Wärmebehandlung die Sauerstoffzufuhr von der Isolierschicht 110c zu mindestens einem Teil des Metalloxidfilms 108f oder mindestens einem Teil der Halbleiterschicht 108 hervorruft. Der Bereich der Halbleiterschicht 108, der in Kontakt mit der Isolierschicht 110c ist, und die Umgebung des Bereichs dienen als Kanalbildungsbereich. Die Sauerstoffzufuhr zu dem Bereich verringert die Menge an Sauerstofffehlstellen in dem Kanalbildungsbereich und verringert die Ladungsträgerkonzentration darin. Mit anderen Worten: Der Kanalbildungsbereich kann ein i-Typ- (intrinsischer) oder im Wesentlichen i-Typ-Bereich sein. Folglich kann ein Transistor mit stabilen elektrischen Eigenschaften erhalten werden.
  • Es ist vorzuziehen, dass die Wärmebehandlung die Wasserstoffzufuhr von der Isolierschicht 110a zu einem Teil des Metalloxidfilms 108f oder einem Teil der Halbleiterschicht 108 hervorruft. Der Bereich der Halbleiterschicht 108, der in Kontakt mit der Isolierschicht 110a ist, und die Umgebung des Bereichs sind Bereiche, an die ein elektrisches Feld des Gates nicht leicht angelegt wird (Offset-Bereiche). Wenn diese Bereiche mit Wasserstoff versorgt werden, können sie einen verringerten Widerstand aufweisen. Folglich kann eine Verringerung der Feldeffektbeweglichkeit aufgrund der Offset-Bereiche verhindert werden.
  • Für die Wärmebehandlung kann auf die vorstehende Beschreibung verwiesen werden; daher wird ihre ausführliche Beschreibung weggelassen.
  • Es sei angemerkt, dass die Wärmebehandlung nicht notwendigerweise durchgeführt wird. Die Wärmebehandlung wird nicht notwendigerweise in diesem Schritt durchgeführt, und eine in einem späteren Schritt durchzuführende Wärmebehandlung kann auch als Wärmebehandlung in diesem Schritt dienen. In einigen Fällen kann eine Behandlung bei einer hohen Temperatur (z. B. Filmausbildungsschritt) in einem späteren Schritt als Wärmebehandlung in diesem Schritt dienen.
  • Anschließend wird die Isolierschicht 106 derart ausgebildet, dass sie die Halbleiterschicht 108, die leitende Schicht 112b und die Isolierschicht 110 bedeckt (24B1 und 24B2). Für die Ausbildung der Isolierschicht 106 ist beispielsweise ein PECVD-Verfahren oder ein ALD-Verfahren geeignet.
  • In dem Fall, in dem die Halbleiterschicht 108 unter Verwendung eines Oxidhalbleiters ausgebildet wird, dient die Isolierschicht 106 vorzugsweise als Sperrfilm, der die Diffusion von Sauerstoff verhindert. Die Isolierschicht 106 mit einer Funktion zum Verhindern der Diffusion von Sauerstoff verhindert die Diffusion von Sauerstoff von oberhalb der Isolierschicht 106 in die leitende Schicht 104 und kann daher die Oxidation der leitenden Schicht 104 verhindern. Folglich kann ein Transistor mit vorteilhaften elektrischen Eigenschaften und hoher Zuverlässigkeit erhalten werden.
  • Es sei angemerkt, dass in dieser Beschreibung und dergleichen ein Sperrfilm einen Film mit einer Sperreigenschaft bezeichnet. Beispielsweise kann eine Isolierschicht mit einer Sperreigenschaft als isolierende Sperrschicht bezeichnet werden. In dieser Beschreibung und dergleichen bedeutet eine Sperreigenschaft eine Funktion zum Verhindern der Diffusion einer besonderen Substanz (oder eine niedrige Durchlässigkeit) und/oder eine Funktion zum Einfangen oder Fixieren (auch als Gettering bezeichnet) einer besonderen Substanz.
  • Wenn die Temperatur beim Ausbilden der Isolierschicht 106, die als Gate-Isolierschicht dient, erhöht wird, können Defekte in der Isolierschicht 106 verringert werden. Jedoch lässt die hohe Temperatur beim Ausbilden der Isolierschicht 106 in einigen Fällen eine Abgabe von Sauerstoff von der Halbleiterschicht 108 zu, was die Mengen an Sauerstofffehlstellen und VoH in der Halbleiterschicht 108 erhöht. Die Substrattemperatur beim Ausbilden der Isolierschicht 106 ist bevorzugt höher als oder gleich 180 °C und niedriger als oder gleich 450 °C, bevorzugter höher als oder gleich 200 °C und niedriger als oder gleich 450 °C, noch bevorzugter höher als oder gleich 250 °C und niedriger als oder gleich 450 °C, sogar noch bevorzugter höher als oder gleich 300 °C und niedriger als oder gleich 450 °C, sogar noch bevorzugter höher als oder gleich 300 °C und niedriger als oder gleich 400 °C. Wenn die Substrattemperatur beim Ausbilden der Isolierschicht 106 in dem vorstehenden Bereich liegt, kann die Abgabe von Sauerstoff von der Halbleiterschicht 108 verhindert werden, während die Defekte in der Isolierschicht 106 verringert werden können. Folglich kann ein Transistor mit vorteilhaften elektrischen Eigenschaften und hoher Zuverlässigkeit erhalten werden.
  • Vor der Ausbildung der Isolierschicht 106 kann eine Oberfläche der Halbleiterschicht 108 einer Plasmabehandlung unterzogen werden. Durch die Plasmabehandlung können Verunreinigungen, wie z. B. Wasser, die an der Oberfläche der Halbleiterschicht 108 adsorbiert werden, verringert werden. Folglich können Verunreinigungen an der Grenzfläche zwischen der Halbleiterschicht 108 und der Isolierschicht 106 verringert werden, was eine Ausbildung eines sehr zuverlässigen Transistors ermöglicht. Die Durchführung der Plasmabehandlung auf diese Weise wird besonders in dem Fall bevorzugt, in dem die Oberfläche der Halbleiterschicht 108 nach der Ausbildung der Halbleiterschicht 108 und vor der Ausbildung der Isolierschicht 106 der Luft ausgesetzt wird. Die Plasmabehandlung kann in einer Atmosphäre von Sauerstoff, Ozon, Stickstoff, Distickstoffmonoxid, Argon oder dergleichen durchgeführt werden. Die Plasmabehandlung und die Ausbildung der Isolierschicht 106 werden vorzugsweise sukzessiv ohne Aussetzung an der Luft durchgeführt.
  • Anschließend wird die leitende Schicht 104 über der Isolierschicht 106 ausgebildet (24B1 und 24B2). Ein zu der leitenden Schicht 104 werdender leitender Film kann vorteilhaft durch ein Sputterverfahren, ein thermisches CVD-Verfahren (einschließlich eines MOCVD-Verfahrens), ein ALD-Verfahren oder dergleichen ausgebildet werden. Eine Photolackmaske wird durch einen Photolithographieprozess über dem leitenden Film ausgebildet, und dann wird der leitende Film verarbeitet, so dass die leitende Schicht 104 mit einer Inselform, die als Gate-Elektrode dient, ausgebildet werden kann.
  • Durch die vorstehenden Schritte kann die Halbleitervorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hergestellt werden.
  • Diese Ausführungsform kann je nach Bedarf mit einer beliebigen der anderen Ausführungsformen kombiniert werden.
  • (Ausführungsform 3)
  • Bei dieser Ausführungsform werden Anzeigevorrichtungen von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung anhand von 25 bis 33F beschrieben.
  • Die Anzeigevorrichtung bei dieser Ausführungsform kann eine hochauflösende Anzeigevorrichtung oder eine große Anzeigevorrichtung sein. Dementsprechend kann die Anzeigevorrichtung bei dieser Ausführungsform für Anzeigeabschnitte von elektronischen Geräten, wie z. B. einer Digitalkamera, einer digitalen Videokamera, einem digitalen Fotorahmen, einem Mobiltelefon, einer tragbaren Spielkonsole, einem tragbaren Informationsendgerät und einer Audiowiedergabevorrichtung, zusätzlich zu Anzeigeabschnitten von elektronischen Geräten mit einem relativ großen Bildschirm, wie z. B. einem Fernsehgerät, einem Desktop- oder Laptop-PC, einem Monitor eines Computers oder dergleichen, einer Digital Signage und einem großen Spielautomaten, wie z. B. einem Pachinko-Automaten, verwendet werden.
  • Die Anzeigevorrichtung bei dieser Ausführungsform kann eine hochauflösende Anzeigevorrichtung sein. Folglich kann die Anzeigevorrichtung bei dieser Ausführungsform für Anzeigeabschnitte von Informationsendgeräten (tragbaren Vorrichtungen), wie z. B. Informationsendgeräten in Form einer Armbanduhr und eines Armreifs, und Anzeigeabschnitte von tragbaren Vorrichtungen, die am Kopf getragen werden können, wie z. B. einer VR-Vorrichtung, z. B. einem Head-Mounted Display (HMD) und einer brillenartigen AR-Vorrichtung, verwendet werden.
  • Die Halbleitervorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann für eine Anzeigevorrichtung oder ein Modul, das die Anzeigevorrichtung umfasst, verwendet werden. Beispiele für das Modul, das die Anzeigevorrichtung umfasst, sind ein Modul, bei dem ein Verbindungselement, wie z. B. eine flexible gedruckte Leiterplatte (nachstehend als FPC, flexible printed circuit, bezeichnet) oder ein Tape Carrier Package (TCP), an der Anzeigevorrichtung angebracht ist, ein Modul, das mit einer integrierten Schaltung (integrated circuit, IC) durch ein Chip-on-Glass- (COG-) Verfahren, ein Chip-on-Film- (COF-) Verfahren oder dergleichen montiert ist, und dergleichen.
  • [Anzeigevorrichtung 50A]
  • 25 ist eine perspektivische Ansicht einer Anzeigevorrichtung 50A.
  • In der Anzeigevorrichtung 50A sind ein Substrat 152 und ein Substrat 151 aneinander gebunden. In 25 wird das Substrat 152 durch eine gestrichelte Linie dargestellt.
  • Die Anzeigevorrichtung 50A umfasst einen Anzeigeabschnitt 162, einen Verbindungsabschnitt 140, einen Schaltungsabschnitt 164, eine Leitung 165 und dergleichen. 25 stellt ein Beispiel dar, in dem eine IC 173 und eine FPC 172 auf der Anzeigevorrichtung 50A montiert sind. Daher kann die in 25 dargestellte Struktur als Anzeigemodul angesehen werden, das die Anzeigevorrichtung 50A, die IC und die FPC umfasst.
  • Der Verbindungsabschnitt 140 wird außerhalb des Anzeigeabschnitts 162 bereitgestellt. Der Verbindungsabschnitt 140 kann entlang einer oder mehreren Seiten des Anzeigeabschnitts 162 bereitgestellt werden. Die Anzahl von Verbindungsabschnitten 140 kann eins oder mehr sein. 25 stellt ein Beispiel dar, in dem der Verbindungsabschnitt 140 derart bereitgestellt wird, dass er die vier Seiten des Anzeigeabschnitts umschließt. An dem Verbindungsabschnitt 140 ist eine gemeinsame Elektrode eines Anzeigeelements elektrisch mit einer leitenden Schicht verbunden, so dass ein Potential der gemeinsamen Elektrode zugeführt werden kann.
  • Der Schaltungsabschnitt 164 umfasst beispielsweise eine Abtastleitungstreiberschaltung (auch als Gate-Treiber bezeichnet). Der Schaltungsabschnitt 164 kann sowohl eine Abtastleitungstreiberschaltung als auch eine Signalleitungstreiberschaltung (auch als Source-Treiber bezeichnet) umfassen.
  • Die Leitung 165 weist eine Funktion zum Zuführen eines Signals und eines Stroms zu dem Anzeigeabschnitt 162 und dem Schaltungsabschnitt 164 auf. Das Signal und Strom werden von außen über die FPC 172 oder von der IC 173 in die Leitung 165 eingegeben.
  • 25 stellt ein Beispiel dar, in dem der IC 173 durch ein COG-Verfahren, ein COF-Verfahren oder dergleichen auf dem Substrat 151 bereitgestellt wird. Als IC 173 kann beispielsweise eine IC verwendet werden, die eine Abtastleitungstreiberschaltung und/oder eine Signalleitungstreiberschaltung umfasst. Es sei angemerkt, dass die Anzeigevorrichtung 50A und das Anzeigemodul nicht notwendigerweise mit einer IC bereitgestellt werden. Die IC kann durch ein COF-Verfahren oder dergleichen auf der FPC montiert werden.
  • Die Halbleitervorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann beispielsweise für den Anzeigeabschnitt 162 und/oder den Schaltungsabschnitt 164 der Anzeigevorrichtung 50A verwendet werden.
  • Wenn die Halbleitervorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung für eine Pixelschaltung der Anzeigevorrichtung verwendet wird, kann beispielsweise die von der Pixelschaltung eingenommene Fläche verringert werden, und die Anzeigevorrichtung kann eine hohe Auflösung aufweisen. Wenn die Halbleitervorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung für eine Treiberschaltung (z. B. eine Gateleitungstreiberschaltung und/oder eine Sourceleitungstreiberschaltung) der Anzeigevorrichtung verwendet wird, kann beispielsweise die von der Treiberschaltung eingenommene Fläche verringert werden, und die Anzeigevorrichtung kann einen schmalen Rahmen aufweisen. Da die Halbleitervorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vorteilhafte elektrische Eigenschaften aufweist, kann eine Anzeigevorrichtung durch Verwendung der Halbleitervorrichtung eine erhöhte Zuverlässigkeit aufweisen.
  • Der Anzeigeabschnitt 162 der Anzeigevorrichtung 50A ist ein Bereich, in dem ein Bild angezeigt werden soll, und umfasst eine Vielzahl von Pixeln 201, die periodisch angeordnet sind. 25 zeigt eine vergrößerte Ansicht eines der Pixel 201.
  • Es gibt keine besondere Beschränkung bezüglich der Anordnung der Pixel bei der Anzeigevorrichtung dieser Ausführungsform, und eine beliebige von verschiedenen Anordnungen kann zum Einsatz kommen. Beispiele für die Anordnung der Pixel umfassen eine Streifen-Anordnung, eine S-Streifen-Anordnung, eine Matrix-Anordnung, eine Delta-Anordnung, eine Bayer-Anordnung und eine PenTile-Anordnung.
  • Das in 25 dargestellte Pixel 201 umfasst ein Subpixel 11R, das rotes Licht emittiert, ein Subpixel 11G, das grünes Licht emittiert, und ein Subpixel 11B, das blaues Licht emittiert.
  • Die Subpixel 11R, 11G und 11B umfassen jeweils ein Anzeigeelement und eine Schaltung zum Steuern des Betriebs des Anzeigeelements.
  • Ein beliebiges von verschiedenen Elementen kann als Anzeigeelement verwendet werden, und beispielsweise kann ein Flüssigkristallelement oder ein Licht emittierendes Element verwendet werden. Alternativ kann ein mikroelektromechanisches System- (micro electro mechanical systems, MEMS-) Shutter-Element, ein MEMS-Element vom optischen Interferenztyp oder ein Anzeigeelement, bei dem ein Mikrokapselverfahren, ein Elektrophoreseverfahren, ein Elektrobenetzungsverfahren, ein Electronic Liquid Powder- (eingetragenes Warenzeichen) Verfahren oder dergleichen verwendet wird, verwendet werden. Alternativ kann eine Quantenpunkt-LED (QLED), die eine Lichtquelle und die Farbumwandlungstechnologie unter Verwendung von Quantenpunktmaterialien verwendet, verwendet werden.
  • Als Beispiele für eine Anzeigevorrichtung, die ein Flüssigkristallelement umfasst, können eine transmissive Flüssigkristallanzeigevorrichtung, eine reflektierende Flüssigkristallanzeigevorrichtung und eine transflektive Flüssigkristallanzeige angegeben werden.
  • Als Licht emittierendes Element kann ein selbstleuchtendes Licht emittierendes Element, wie z. B. eine Leuchtdiode (light-emitting diode, LED), eine organische LED (OLED) oder ein Halbleiterlaser, verwendet werden. Beispiele für die LED umfassen eine Mini-LED und eine Mikro-LED.
  • Beispiele für eine Licht emittierende Substanz, die in dem Licht emittierenden Element enthalten ist, umfassen eine Substanz, die eine Fluoreszenz aufweist (ein fluoreszierendes Material), eine Substanz, die eine Phosphoreszenz aufweist (ein phosphoreszierendes Material), eine Substanz, die eine thermisch aktivierte verzögerte Fluoreszenz aufweist (ein thermisch aktiviertes, verzögert fluoreszierendes (thermally activated delayed fluorescence, TADF-) Material) und eine anorganische Verbindung (wie z. B. ein Quantenpunktmaterial) .
  • Das Licht emittierende Element kann beispielsweise infrarotes, rotes, grünes, blaues, zyanfarbenes, magentafarbenes, gelbes oder weißes Licht emittieren. Wenn das Licht emittierende Element eine Mikrokavitätsstruktur aufweist, kann eine höhere Farbreinheit erzielt werden.
  • Eine des Paars von Elektroden des Licht emittierenden Elements dient als Anode, und die andere Elektrode dient als Kathode.
  • Bei dieser Ausführungsform wird der Fall, in dem ein Licht emittierendes Element als Anzeigeelement verwendet wird, als Beispiel hauptsächlich beschrieben.
  • Die Anzeigevorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann eine beliebige der folgenden Strukturen aufweisen: eine Top-Emission-Struktur, bei der Licht in Richtung emittiert wird, die dem Substrat entgegengesetzt ist, über dem das Licht emittierende Element ausgebildet ist, eine Bottom-Emission-Struktur, bei der Licht in Richtung des Substrats emittiert wird, über dem das Licht emittierende Element ausgebildet ist, und eine Dual-Emission-Struktur, bei dem Licht in Richtung von beiden Oberflächen emittiert wird.
  • 26 stellt ein Beispiel für Querschnitte eines Teils eines Bereichs, der die FPC 172 umfasst, eines Teils des Schaltungsabschnitts 164, eines Teils des Anzeigeabschnitts 162, eines Teils des Verbindungsabschnitts 140 und eines Teils eines Bereichs dar, der den Endabschnitt der Anzeigevorrichtung 50A umfasst.
  • Die in 26 dargestellte Anzeigevorrichtung 50A umfasst Transistoren 205D, 205R, 205G und 205B, Licht emittierende Elemente 130R, 130G und 130B und dergleichen zwischen den Substraten 151 und 152. Die Licht emittierenden Elemente 130R, 130G und 130B sind Anzeigeelemente, die in dem Subpixel 11R, das rotes Licht emittiert, dem Subpixel 11 G, das grünes Licht emittiert, bzw. dem Subpixel 11B, das blaues Licht emittiert, enthalten sind.
  • Bei der Anzeigevorrichtung 50A kommt eine SBS-Struktur zum Einsatz. Die SBS-Struktur kann Materialien und Strukturen von Licht emittierenden Elementen optimieren und kann somit den Grad der Auswahlfreiheit von Materialien und Strukturen erhöhen, wodurch die Leuchtdichte und die Zuverlässigkeit leicht verbessert werden können.
  • Die Anzeigevorrichtung 50A weist eine Top-Emission-Struktur auf. Das Öffnungsverhältnis von Pixeln bei einer Top-Emission-Struktur kann höher sein als dasjenige von Pixeln bei einer Bottom-Emission-Struktur, da bei der Top-Emission-Struktur ein Transistor und dergleichen derart bereitgestellt werden können, dass sie sich mit einem Licht emittierenden Bereich eines Licht emittierenden Elements überlappen.
  • Die Transistoren 205D, 205R, 205G und 205B werden alle über dem Substrat 151 ausgebildet. Diese Transistoren können unter Verwendung der gleichen Materialien durch den gleichen Prozess hergestellt werden.
  • Bei dieser Ausführungsform wird ein Beispiel beschrieben, in dem OS-Transistoren als Transistoren 205D, 205R, 205G und 205B verwendet werden. Ein beliebiger der Transistoren von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann als Transistoren 205D, 205R, 205G und 205B verwendet werden. Mit anderen Worten: Die Anzeigevorrichtung 50A umfasst einen beliebigen der Transistoren von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sowohl in dem Anzeigeabschnitt 162 als auch in dem Schaltungsabschnitt 164. Wenn der Anzeigeabschnitt 162 den Transistor einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst, kann die Pixelgröße verringert werden, und eine hohe Auflösung kann erzielt werden. Wenn der Schaltungsabschnitt 164 den Transistor einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst, kann die von dem Schaltungsabschnitt 164 eingenommene Fläche verringert werden, und ein schmalerer Rahmen kann erzielt werden. Für den Transistor einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann auf die Beschreibung bei der vorstehenden Ausführungsform verwiesen werden.
  • Insbesondere umfassen die Transistoren 205D, 205R, 205G und 205B jeweils die leitende Schicht 104, die als Gate dient, die Isolierschicht 106, die als Gate-Isolierschicht dient, die leitende Schicht 112a und die leitende Schicht 112b, die als Source und Drain dienen, die Halbleiterschicht 108, die ein Metalloxid enthält, und die Isolierschicht 110 (die Isolierschichten 110a, 110b, 110c, 110d und 110e). Hier wird eine Vielzahl von Schichten, die durch Verarbeiten des gleichen leitenden Films erhalten werden, durch den gleichen Schraffurmuster dargestellt. Die Isolierschicht 110 ist zwischen der leitenden Schicht 112a und der Halbleiterschicht 108 positioniert. Die Isolierschicht 106 ist zwischen der leitenden Schicht 104 und der Halbleiterschicht 108 positioniert.
  • Es sei angemerkt, dass der Transistor, der in der Anzeigevorrichtung dieser Ausführungsform enthalten ist, nicht auf den Transistor einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschränkt ist. Beispielsweise kann die Anzeigevorrichtung dieser Ausführungsform den Transistor einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und einen Transistor mit einer anderen Struktur in Kombination umfassen.
  • Die Anzeigevorrichtung dieser Ausführungsform kann einen oder mehrere von einem Planartransistor, einem Staggered-Transistor und einem Inverted-Staggered-Transistor umfassen. Ein Transistor, der in der Anzeigevorrichtung dieser Ausführungsform enthalten ist, kann eine Top-Gate-Struktur oder eine Bottom-Gate-Struktur aufweisen. Gates können über und unter einer Halbleiterschicht, in der ein Kanal gebildet wird, bereitgestellt sein.
  • Ein Si-Transistor kann in der Anzeigevorrichtung dieser Ausführungsform enthalten sein.
  • Um die Emissionsleuchtdichte des Licht emittierenden Elements, das in der Pixelschaltung enthalten ist, zu erhöhen, ist es notwendig, die Menge an Strom, der durch das Licht emittierende Element fließt, zu erhöhen. Dafür ist es notwendig, die Source-Drain-Spannung eines Treibertransistors, der in der Pixelschaltung enthalten ist, zu erhöhen. Da ein OS-Transistor eine höhere Spannungsfestigkeit zwischen der Source und dem Drain als ein Si-Transistor aufweist, kann eine hohe Spannung zwischen der Source und dem Drain des OS-Transistors angelegt werden. Daher kann unter Verwendung eines OS-Transistors als Treibertransistor, der in der Pixelschaltung enthalten ist, die Menge an Strom, der durch das Licht emittierende Element fließt, erhöht werden, was eine Erhöhung der Emissionsleuchtdichte des Licht emittierenden Elements zur Folge hat.
  • Wenn Transistoren in einem Sättigungsbereich arbeiten, kann eine Änderung des Source-Drain-Stroms bezüglich einer Änderung der Gate-Source-Spannung bei einem OS-Transistor kleiner sein als bei einem Si-Transistor. Dementsprechend kann dann, wenn ein OS-Transistor als in der Pixelschaltung enthaltener Treibertransistor verwendet wird, ein Strom, der zwischen der Source und dem Drain fließt, durch eine Änderung einer Gate-Source-Spannung exakt eingestellt werden; somit kann die Menge an Strom, der durch das Licht emittierende Element fließt, gesteuert werden. Deshalb kann die Anzahl von Graustufen in der Pixelschaltung erhöht werden.
  • In Hinblick auf Sättigungseigenschaften eines Stroms, der dann fließt, wenn ein Transistor in einem Sättigungsbereich arbeitet, kann ein Strom (Sättigungsstrom) in einem OS-Transistor stabiler fließen als in einem Si-Transistor, selbst wenn sich die Source-Drain-Spannung allmählich erhöht. Somit kann unter Verwendung eines OS-Transistors als Treibertransistor ein Strom durch das Licht emittierende Element stabil fließen, selbst wenn beispielsweise Schwankungen der Strom-Spannungs-Eigenschaften des Licht emittierenden Elements entstehen. Mit anderen Worten: Wenn der OS-Transistor in dem Sättigungsbereich arbeitet, ändert sich der Source-Drain-Strom kaum mit einer Änderung der Source-Drain-Spannung; somit kann die Emissionsleuchtdichte des Licht emittierenden Elements stabil sein.
  • Der Transistor, der in dem Schaltungsabschnitt 164 enthalten ist, und der Transistor, der in dem Anzeigeabschnitt 162 enthalten ist, können die gleiche Struktur oder unterschiedliche Strukturen aufweisen. Eine Struktur oder zwei oder mehr Arten von Strukturen kann/können für eine Vielzahl von Transistoren, die in dem Schaltungsabschnitt 164 enthalten sind, verwendet werden. In ähnlicher Weise kann/können eine Struktur oder zwei oder mehr Arten von Strukturen für eine Vielzahl von Transistoren, die in dem Anzeigeabschnitt 162 enthalten sind, verwendet werden.
  • Alle Transistoren, die in dem Anzeigeabschnitt 162 enthalten sind, können OS-Transistoren oder Si-Transistor sein. Alternativ können einige der Transistoren, die in dem Anzeigeabschnitt 162 enthalten sind, OS-Transistoren sein, und die anderen können Si-Transistor sein.
  • Beispielsweise kann dann, wenn sowohl ein LTPS-Transistor als auch ein OS-Transistor in dem Anzeigeabschnitt 162 verwendet werden, die Anzeigevorrichtung einen niedrigen Stromverbrauch und eine hohe Treiberfähigkeit aufweisen. Es sei angemerkt, dass eine Struktur, bei der ein LTPS-Transistor und ein OS-Transistor in Kombination verwendet werden, in einigen Fällen als LTPO bezeichnet wird. Als vorteilhaftes Beispiel wird eine Struktur angegeben, bei der ein OS-Transistor als Transistor verwendet, der als Schalter zum Steuern einer elektrischen Kontinuität und Diskontinuität zwischen Leitungen dient, und ein LTPS-Transistor als Transistor zum Steuern eines Stroms verwendet wird.
  • Beispielsweise dient ein Transistor, der in dem Anzeigeabschnitt 162 enthalten ist, als Transistor zum Steuern eines Stroms, der durch das Licht emittierende Element fließt, und kann auch als Treibertransistor bezeichnet werden. Ein Anschluss von Source und Drain des Treibertransistors ist elektrisch mit einer Pixelelektrode des Licht emittierenden Elements verbunden. Ein LTPS-Transistor wird vorzugsweise als Treibertransistor verwendet. In diesem Fall kann die Menge an Strom, der durch das Licht emittierende Element fließt, in der Pixelschaltung erhöht werden.
  • Im Gegensatz dazu dient ein anderer Transistor, der in dem Anzeigeabschnitt 162 enthalten ist, als Schalter zum Steuern der Auswahl oder Nichtauswahl eines Pixels und kann auch als Auswahltransistor bezeichnet werden. Ein Gate des Auswahltransistors ist elektrisch mit einer Gate-Leitung verbunden und ein Anschluss von Source und Drain davon ist elektrisch mit einer Source-Leitung (Signalleitung) verbunden. Ein OS-Transistor wird vorzugsweise als Auswahltransistor verwendet. Dementsprechend kann die Graustufe des Pixels selbst mit einer sehr niedrigen Bildfrequenz (z. B. 1 fps oder niedriger) aufrechterhalten werden; daher kann der Stromverbrauch verringert werden, indem der Treiber beim Anzeigen eines Standbildes gestoppt wird.
  • Eine Isolierschicht 218 wird derart bereitgestellt, dass sie die Transistoren 205D, 205R, 205G und 205B bedeckt, und eine Isolierschicht 235 wird über der Isolierschicht 218 bereitgestellt.
  • Die Isolierschicht 218 dient vorzugsweise als Schutzschicht der Transistoren. Ein Material, das die Diffusion von Verunreinigungen, wie z. B. Wasser und Wasserstoff, nicht leicht zulässt, wird vorzugsweise für die Isolierschicht 218 verwendet. Dies liegt daran, dass die Isolierschicht 218 als Sperrschicht dienen kann. Mit einer derartigen Struktur kann die Diffusion von Verunreinigungen von außen in die Transistoren effektiv verhindert werden und kann die Zuverlässigkeit der Anzeigevorrichtung erhöht werden.
  • Die Isolierschicht 218 umfasst vorzugsweise einen oder mehrere anorganische Isolierfilme. Beispiele für den anorganischen Isolierfilm umfassen einen isolierenden Oxidfilm, einen isolierenden Nitridfilm, einen isolierenden Oxynitridfilm und einen isolierenden Nitridoxidfilm. Spezifische Beispiele für diese anorganische Isolierfilme sind wie vorstehend beschrieben.
  • Die Isolierschicht 235 weist vorzugsweise eine Funktion einer Planarisierungsschicht auf, und ein organischer Isolierfilm wird geeignet verwendet. Beispiele für Materialien, die für den organischen Isolierfilm verwendet werden können, umfassen ein Acrylharz, ein Polyimidharz, ein Epoxidharz, ein Polyamidharz, ein Polyimidamidharz, ein Siloxanharz, ein Harz auf Benzocyclobuten-Basis, ein Phenolharz und Vorläufer dieser Harze. Alternativ kann die Isolierschicht 235 eine mehrschichtige Struktur aus einem organischen Isolierfilm und einem anorganischen Isolierfilm aufweisen. Die äußerste Schicht der Isolierschicht 235 dient vorzugsweise als Ätzschutzschicht. In diesem Fall kann die Ausbildung eines vertieften Abschnitts in der Isolierschicht 235 beispielsweise bei der Verarbeitung von Pixelelektroden 111R, 111G und 111B verhindert werden. Alternativ kann ein vertiefter Abschnitt in der Isolierschicht 235 beispielsweise bei der Verarbeitung der Pixelelektroden 111R, 111G und 111B ausgebildet werden.
  • Die Licht emittierenden Elemente 130R, 130G und 130B werden über der Isolierschicht 235 bereitgestellt.
  • Das Licht emittierende Element 130R umfasst die Pixelelektrode 111R über der Isolierschicht 235, eine EL-Schicht 113R über der Pixelelektrode 111R und eine gemeinsame Elektrode 115 über der EL-Schicht 113R. Das in 26 dargestellte Licht emittierende Element 130R emittiert rotes Licht (R). Die EL-Schicht 113R umfasst eine Licht emittierende Schicht, die rotes Licht emittiert.
  • Das Licht emittierende Element 130G umfasst die Pixelelektrode 111G über der Isolierschicht 235, eine EL-Schicht 113G über der Pixelelektrode 111G und die gemeinsame Elektrode 115 über der EL-Schicht 113G. Das in 26 dargestellte Licht emittierende Element 130G emittiert grünes Licht (G). Die EL-Schicht 113G umfasst eine Licht emittierende Schicht, die grünes Licht emittiert.
  • Das Licht emittierende Element 130B umfasst die Pixelelektrode 111B über der Isolierschicht 235, eine EL-Schicht 113B über der Pixelelektrode 111B und die gemeinsame Elektrode 115 über der EL-Schicht 113B. Das in 26 dargestellte Licht emittierende Element 130B emittiert blaues Licht (B). Die EL-Schicht 113B umfasst eine Licht emittierende Schicht, die blaues Licht emittiert.
  • Obwohl in 26 die EL-Schichten 113R, 113G und 113B die gleiche Dicke aufweisen, ist die vorliegenden Erfindung nicht darauf beschränkt. Die EL-Schichten 113R, 113G und 113B können unterschiedlichen Dicken aufweisen. Beispielsweise werden die Dicken der EL-Schichten 113R, 113G und 113B vorzugsweise derart eingestellt, dass sie mit einer optischen Weglänge übereinstimmen, die von jeder EL-Schicht emittiertes Licht verstärkt. In diesem Fall wird eine Mikrokavitätsstruktur erhalten, und die Farbreinheit von Licht, das von jedem Licht emittierenden Element emittiert wird, kann verbessert werden.
  • Die Pixelelektrode 111R ist über eine Öffnung, die in den Isolierschichten 106, 218 und 235 bereitgestellt ist, elektrisch mit der leitenden Schicht 112b verbunden, die in dem Transistor 205R enthalten ist. Auf ähnliche Weise ist die Pixelelektrode 111G elektrisch mit der leitenden Schicht 112b verbunden, die in dem Transistor 205G enthalten ist, und die Pixelelektrode 111B ist elektrisch mit der leitenden Schicht 112b verbunden, die in dem Transistor 205B enthalten ist.
  • Endabschnitte der Pixelelektrode 111R, 111G und 111B sind mit einer Isolierschicht 237 bedeckt. Die Isolierschicht 237 dient als Trennwand. Die Isolierschicht 237 kann eine einschichtige Struktur oder eine mehrschichtige Struktur aufweisen, die ein anorganisches isolierendes Material und/oder ein organisches isolierendes Material enthält. Ein Material, das für die Isolierschicht 218 verwendet werden kann, und ein Material, das für die Isolierschicht 235 verwendet werden kann, können beispielweise für die Isolierschicht 237 verwendet werden. Die Isolierschicht 237 kann die Pixelelektrode und die gemeinsame Elektrode elektrisch voneinander isolieren. Des Weiteren kann die Isolierschicht 237 einander benachbarte Licht emittierende Elemente elektrisch voneinander isolieren.
  • Die Isolierschicht 237 wird mindestens in dem Anzeigeabschnitt 162 bereitgestellt. Die Isolierschicht 237 kann nicht nur in dem Anzeigeabschnitt 162, sondern auch in dem Verbindungsabschnitt 140 und dem Schaltungsabschnitt 164 bereitgestellt werden. Die Isolierschicht 237 kann derart bereitgestellt werden, dass sie sich bis zum Endabschnitt der Anzeigevorrichtung 50A erstreckt.
  • Die gemeinsame Elektrode 115 ist ein kontinuierlicher Film, der von den Licht emittierenden Elementen 130R, 130G und 130B geteilt wird. Die von den Licht emittierenden Elementen geteilte gemeinsame Elektrode 115 ist elektrisch mit einer an dem Verbindungsabschnitt 140 bereitgestellten leitenden Schicht 123 verbunden. Die leitende Schicht 123 wird vorzugsweise unter Verwendung einer leitenden Schicht ausgebildet, die unter Verwendung des gleichen Materials durch den gleichen Prozess wie die Pixelelektroden 111R, 111G und 111B ausgebildet wird.
  • Bei der Anzeigevorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein leitender Film, der sichtbares Licht durchlässt, für die Elektrode verwendet, über die Licht extrahiert wird und die entweder die Pixelelektrode oder die gemeinsame Elektrode ist. Ein leitender Film, der sichtbares Licht reflektiert, wird vorzugsweise für die Elektrode, durch die Licht nicht extrahiert wird, verwendet.
  • Ein leitender Film, der sichtbares Licht durchlässt, kann auch für die Elektrode, durch die Licht nicht extrahiert wird, verwendet werden. In diesem Fall wird diese Elektrode vorzugsweise zwischen einer reflektierenden Schicht und der EL-Schicht bereitgestellt. Mit anderen Worten: Licht, das von der EL-Schicht emittiert wird, kann von der reflektierenden Schicht reflektiert werden, um von der Anzeigevorrichtung extrahiert zu werden.
  • Als Material des Paars von Elektroden des Licht emittierenden Elements können ein Metall, eine Legierung, eine elektrisch leitende Verbindung, eine Mischung davon oder dergleichen nach Bedarf verwendet werden. Spezifische Beispiele für das Material umfassen Metalle, wie z. B. Aluminium, Magnesium, Titan, Chrom, Mangan, Eisen, Kobalt, Nickel, Kupfer, Gallium, Zink, Indium, Zinn, Molybdän, Tantal, Wolfram, Palladium, Gold, Platin, Silber, Yttrium und Neodym, und eine Legierung, die beliebige dieser Metalle in geeigneter Kombination enthält. Weitere Beispiele für das Material umfassen Indium-Zinn-Oxid (auch als In-Sn-Oxid oder ITO bezeichnet), In-Si-Sn-Oxid (auch als ITSO bezeichnet), Indium-Zink-Oxid (In-Zn-Oxid) und In-W-Zn-Oxid. Andere Beispiele für das Material umfassen eine Legierung enthaltend Aluminium (Aluminium-Legierung), wie z. B. eine Legierung von Aluminium, Nickel und Lanthan (Al-Ni-La), und eine Legierung enthaltend Silber, wie z. B. eine Legierung von Silber und Magnesium sowie eine Legierung von Silber, Palladium und Kupfer (auch als Ag-Pd-Cu oder APC bezeichnet). Andere Beispiele für das Material umfassen ein Element, das zur Gruppe 1 oder Gruppe 2 des Periodensystems gehört und nicht vorstehend beschrieben worden ist (z. B. Lithium, Cäsium, Calcium oder Strontium), ein Seltenerdmetall, wie z. B. Europium oder Ytterbium, eine Legierung, die eine geeignete Kombination aus beliebigen dieser Elemente enthält, und Graphen.
  • Bei dem Licht emittierenden Element kommt vorzugsweise eine Mikrokavitätsstruktur zum Einsatz. Daher umfasst eine des Paars von Elektroden des Licht emittierenden Elements vorzugsweise eine Elektrode, die eine Durchlässigkeit und eine Reflexionseigenschaft für sichtbares Licht aufweist (eine transflektive Elektrode), und die andere umfasst vorzugsweise eine Elektrode, die eine Reflexionseigenschaft für sichtbares Licht aufweist (eine reflektierende Elektrode). Wenn das Licht emittierende Element eine Mikrokavitätsstruktur aufweist, kann Licht, das von der Licht emittierenden Schicht erhalten wird, zwischen den Elektroden zur Resonanz gebracht werden, wodurch Licht, das von dem Licht emittierenden Element emittiert wird, verstärkt werden kann.
  • Die durchsichtige Elektrode weist eine Lichtdurchlässigkeit von höher als oder gleich 40 % auf. Beispielsweise wird vorzugsweise eine Elektrode mit einer Durchlässigkeit für sichtbares Licht (Licht mit Wellenlängen von größer als oder gleich 400 nm und kleiner als 750 nm) von höher als oder gleich 40 % als durchsichtige Elektrode des Licht emittierendes Elements verwendet. Die transflektive Elektrode weist einen Reflexionsgrad für sichtbares Licht von höher als oder gleich 10 % und niedriger als oder gleich 95 %, bevorzugt höher als oder gleich 30 % und niedriger als oder gleich 80 % auf. Die reflektierende Elektrode weist einen Reflexionsgrad für sichtbares Licht von höher als oder gleich 40 % und niedriger als oder gleich 100 %, bevorzugt höher als oder gleich 70 % und niedriger als oder gleich 100 % auf. Diese Elektroden weisen vorzugsweise einen spezifischen Widerstand von niedriger als oder gleich 1 × 10-2 Ωcm auf.
  • Die EL-Schichten 113R, 113G und 113B werden derart bereitgestellt, dass sie jeweils eine Inselform aufweisen. In 26 überlappen sich Endabschnitte der einander benachbarten EL-Schichten 113R und 113G miteinander, Endabschnitte der einander benachbarten EL-Schichten 113G und 113B überlappen sich miteinander, und Endabschnitte der einander benachbarten EL-Schichten 113R und 113B überlappen sich miteinander. Wenn inselförmige EL-Schichten unter Verwendung einer feinen Metallmaske ausgebildet werden, können sich Endabschnitte der einander benachbarten EL-Schichten miteinander überlappen, wie in 26 dargestellt; jedoch ist die vorliegenden Erfindung nicht darauf beschränkt. Das heißt, dass es auch möglich ist, dass sich die einander benachbarten EL-Schichten nicht miteinander überlappen und voneinander getrennt sind. Es ist auch möglich, dass die Anzeigevorrichtung sowohl einen Abschnitt, in dem sich die einander benachbarten EL-Schichten miteinander überlappen, als auch einen Abschnitt, in dem sich die einander benachbarten EL-Schichten nicht miteinander überlappen und voneinander getrennt sind, umfasst.
  • Die EL-Schichten 113R, 113G und 113B jeweils mindestens eine Licht emittierende Schicht. Die Licht emittierende Schicht enthält eine oder mehrere Arten von Licht emittierenden Substanzen. Als Licht emittierende Substanz wird eine Substanz, deren Emissionsfarbe Blau, Violett, Blauviolett, Grün, Gelbgrün, Gelb, Orange, Rot oder dergleichen ist, in geeigneter Weise verwendet. Als Licht emittierende Substanz kann alternativ eine Substanz, die Nah-Infrarotlicht emittiert, verwendet werden.
  • Beispiele für die Licht emittierende Substanz umfassen ein fluoreszierendes Material, ein phosphoreszierendes Material, ein TADF-Material und ein Quantenpunktmaterial.
  • Die Licht emittierende Schicht kann eine oder mehrere Arten von organischen Verbindungen (z. B. ein Wirtsmaterial oder ein Hilfsmaterial) zusätzlich zu der Licht emittierenden Substanz (einem Gastmaterial) enthalten. Als die eine oder mehrere Arten von organischen Verbindungen können eine Substanz mit einer guten Lochtransporteigenschaft (eine Lochtransportmaterial) und/oder eine Substanz mit einer guten Elektronentransporteigenschaft (ein Elektronentransportmaterial) verwendet werden. Als eine oder mehr Arten von organischen Verbindungen kann eine Substanz mit einer bipolaren Eigenschaft (eine Substanz mit einer guten Elektronentransporteigenschaft und einer guten Lochtransporteigenschaft) oder ein TADF-Material verwendet werden.
  • Die Licht emittierende Schicht enthält zum Beispiel vorzugsweise ein phosphoreszierendes Material und eine Kombination von einem Lochtransportmaterial und einem Elektronentransportmaterial, die leicht einen Exciplex bilden. Mit einer derartigen Struktur kann eine Lichtemission durch die Exciplex-Triplett-Energieübertragung (ExTET), die eine Energieübertragung von dem Exciplex auf die Licht emittierende Substanz (das phosphoreszierende Material) ist, effizient erhalten werden. Wenn eine Kombination von Materialien derart ausgewählt wird, dass sie einen Exciplex bilden, der Licht emittiert, dessen Wellenlänge sich mit der Wellenlänge eines Absorptionsbandes auf der niedrigsten Energieseite der Licht emittierenden Substanz überlappt, kann die Energie problemlos übertragen werden, und eine Lichtemission kann effizient erhalten werden. Mit dieser Struktur können gleichzeitig eine hohe Effizienz, ein Niederspannungsbetrieb und eine lange Lebensdauer des Licht emittierenden Elements erzielt werden.
  • Zusätzlich zu der Licht emittierenden Schicht kann die EL-Schicht eine oder mehrere von einer Schicht, die eine Substanz mit einer guten Lochinjektionseigenschaft enthält (einer Lochinjektionsschicht), einer Schicht, die ein Lochtransportmaterial enthält (einer Lochtransportschicht), einer Schicht, die eine Substanz mit einer guten Elektronenblockiereigenschaft enthält (einer Elektronenblockierschicht), einer Schicht, die eine Substanz mit einer guten Elektroneninjektionseigenschaft enthält (einer Elektroneninjektionsschicht), einer Schicht, die ein Elektronentransportmaterial enthält (einer Elektronentransportschicht), und einer Schicht, die eine Substanz mit einer guten Lochblockiereigenschaft enthält (einer Lochblockierschicht), umfassen. Die EL-Schicht kann ferner eine bipolare Substanz und/oder ein TADF-Material enthalten.
  • Eine niedermolekulare Verbindung oder eine hochmolekulare Verbindung kann in dem Licht emittierenden Element verwendet werden, und eine anorganische Verbindung kann auch enthalten sein. Jede Schicht, die in dem Licht emittierenden Element enthalten sind, kann durch ein beliebiges der folgenden Verfahren ausgebildet werden: ein Verdampfungsverfahren (einschließlich eines Vakuumverdampfungsverfahrens), ein Transferverfahren, ein Druckverfahren, ein Tintenstrahlverfahren, ein Beschichtungsverfahren und dergleichen.
  • Bei dem Licht emittierenden Element kann eine Single-Struktur (eine Struktur, die eine einzige Licht emittierende Einheit umfasst) oder eine Tandem-Struktur (eine Struktur, die eine Vielzahl von Licht emittierenden Einheiten umfasst) zum Einsatz kommen. Die Licht emittierende Einheit umfasst mindestens eine Licht emittierende Schicht. Bei einer Tandem-Struktur ist eine Vielzahl von Licht emittierenden Einheiten in Reihe geschaltet, wobei eine Ladungserzeugungsschicht dazwischen liegt. Die Ladungserzeugungsschicht weist eine Funktion zum Injizieren von Elektronen in eine der zwei Licht emittierenden Einheiten und zum Injizieren von Löchern in die andere auf, wenn eine Spannung zwischen dem Paar von Elektroden angelegt wird. Eine Tandem-Struktur ermöglicht ein Licht emittierendes Element, das Licht mit hoher Leuchtdichte emittieren kann. Des Weiteren kann die Menge an Strom, der zum Erhalten einer vorbestimmten Leuchtdichte benötigt wird, bei einer Tandem-Struktur kleiner sein als bei einer Single-Struktur; daher ermöglicht eine Tandem-Struktur eine höhere Zuverlässigkeit. Eine Tandem-Struktur kann als mehrschichtige Struktur bezeichnet werden.
  • In dem Fall, in dem in 26 ein Licht emittierendes Tandem-Element verwendet wird, umfasst die EL-Schicht 113R vorzugsweise eine Vielzahl von Licht emittierenden Einheiten, die rotes Licht emittieren, die EL-Schicht 113G umfasst vorzugsweise eine Vielzahl von Licht emittierenden Einheiten, die grünes Licht emittieren, und die EL-Schicht 113B umfasst vorzugsweise eine Vielzahl von Licht emittierenden Einheiten, die blaues Licht emittieren.
  • Eine Schutzschicht 131 wird über den Licht emittierenden Elementen 130R, 130G und 130B bereitgestellt. Die Schutzschicht 131 und das Substrat 152 werden mit einer Klebeschicht 142 aneinander gebunden. Das Substrat 152 ist mit einer lichtundurchlässigen Schicht 117 bereitgestellt. Eine solide Abdichtungsstruktur, eine hohle Abdichtungsstruktur oder dergleichen kann zum Einsatz kommen, um die Licht emittierenden Elemente abzudichten. In 26 kommt eine solide Abdichtungsstruktur zum Einsatz, bei der ein Raum zwischen dem Substrat 152 und dem Substrat 151 mit der Klebeschicht 142 gefüllt wird. Alternativ kann eine hohle Abdichtungsstruktur zum Einsatz kommen, bei der der Raum mit einem Inertgas (z. B. Stickstoff oder Argon) gefüllt wird. In diesem Fall kann die Klebeschicht 142 derart bereitgestellt werden, dass sie sich mit dem Licht emittierenden Element nicht überlappen. Alternativ kann der Raum mit einem anderen Harz als der rahmenförmigen Klebeschicht 142 gefüllt werden.
  • Die Schutzschicht 131 wird mindestens in dem Anzeigeabschnitt 162 bereitgestellt und vorzugsweise derart bereitgestellt, dass sie den gesamten Anzeigeabschnitt 162 bedeckt. Die Schutzschicht 131 wird vorzugsweise derart bereitgestellt, dass sie nicht nur den Anzeigeabschnitt 162, sondern auch den Verbindungsabschnitt 140 und den Schaltungsabschnitt 164 bedeckt. Es ist ferner vorzuziehen, dass die Schutzschicht 131 derart bereitgestellt wird, dass sie sich bis zum Endabschnitt der Anzeigevorrichtung 50A erstreckt. Währenddessen weist ein Verbindungsabschnitt 204 einen Abschnitt auf, der nicht mit der Schutzschicht 131 bereitgestellt ist, damit die FPC 172 und eine leitende Schicht 166 elektrisch miteinander verbunden sind.
  • Indem die Schutzschicht 131 über den Licht emittierenden Elementen 130R, 130G und 130B bereitgestellt wird, kann die Zuverlässigkeit der Licht emittierenden Elemente erhöht werden.
  • Die Schutzschicht 131 kann eine einschichtige Struktur oder eine mehrschichtige Struktur aus zwei oder mehr Schichten aufweisen. Es gibt keine Beschränkung bezüglich der Leitfähigkeit der Schutzschicht 131. Für die Schutzschicht 131 kann mindestens einer von einem Isolierfilm, einem Halbleiterfilm und einem leitenden Film verwendet werden.
  • Die Schutzschicht 131, die einen anorganischen Film umfasst, kann die Verschlechterung der Licht emittierenden Elemente verhindern, indem beispielsweise die Oxidation der gemeinsamen Elektrode 115 und das Eindringen von Verunreinigungen (z. B. Feuchtigkeit und Sauerstoff) in die Licht emittierenden Elemente verhindert werden; daher kann die Zuverlässigkeit der Anzeigevorrichtung verbessert werden.
  • Für die Schutzschicht 131 kann beispielsweise ein anorganischer Isolierfilm, wie z. B. ein isolierender Oxidfilm, ein isolierender Nitridfilm, ein isolierender Oxynitridfilm oder ein isolierender Nitridoxidfilm, verwendet werden. Spezifische Beispiele für diese anorganische Isolierfilme sind wie vorstehend beschrieben. Insbesondere umfasst die Schutzschicht 131 bevorzugt einen isolierenden Nitridfilm oder einen isolierenden Nitridoxidfilm, bevorzugter einen isolierenden Nitridfilm.
  • Ein anorganischer Film, der ITO, In-Zn-Oxid, Ga-Zn-Oxid, Al-Zn-Oxid, IGZO oder dergleichen enthält, kann für die Schutzschicht 131 verwendet werden. Der anorganische Film weist vorzugsweise einen hohen Widerstand, insbesondere einen höheren Widerstand auf als die gemeinsame Elektrode 115. Der anorganische Film kann ferner Stickstoff enthalten.
  • Wenn Licht, das von dem Licht emittierenden Element emittiert wird, über die Schutzschicht 131 extrahiert wird, weisen die Schutzschicht 131 vorzugsweise eine gute Durchlässigkeitseigenschaft für sichtbares Licht auf. Beispielsweise werden ITO, IGZO und Aluminiumoxid bevorzugt, da sie anorganische Materialien mit einer guten Durchlässigkeitseigenschaft für sichtbares Licht sind.
  • Die Schutzschicht 131 kann beispielsweise eine Schichtanordnung aus einem Aluminiumoxidfilm und einem Siliziumnitridfilm über dem Aluminiumoxidfilm oder eine Schichtanordnung aus einem Aluminiumoxidfilm und einem IGZO-Film über dem Aluminiumoxidfilm sein. Eine derartige mehrschichtige Struktur kann das Eindringen von Verunreinigungen (z. B. Wasser und Sauerstoff) in die EL-Schicht verhindern.
  • Des Weiteren kann die Schutzschicht 131 einen organischen Film umfassen. Beispielsweise kann die Schutzschicht 131 sowohl einen organischen Film als auch einen anorganischen Film umfassen. Beispiele für einen organischen Film, der für die Schutzschicht 131 verwendet werden kann, umfassen organische Isolierfilme, die für die Isolierschicht 235 verwendet werden können.
  • Der Verbindungsabschnitt 204 wird in einem Bereich des Substrats 151 bereitgestellt, der sich mit dem Substrat 152 nicht überlappt. An dem Verbindungsabschnitt 204 ist die Leitung 165 über die leitende Schicht 166 und eine Verbindungsschicht 242 elektrisch mit der FPC 172 verbunden. In diesem Beispiel ist die Leitung 165 eine leitende Schicht, die durch Verarbeitung des gleichen leitenden Films wie die leitende Schicht 112b erhalten wird. In diesem Beispiel ist die leitende Schicht 166 eine leitende Schicht, die durch Verarbeitung des gleichen leitenden Films wie die Pixelelektroden 111R, 111G und 111B erhalten wird. An der Oberseite des Verbindungsabschnitts 204 wird die leitende Schicht 166 freigelegt. Somit können der Verbindungsabschnitt 204 und die FPC 172 über die Verbindungsschicht 242 elektrisch miteinander verbunden sein.
  • Die Anzeigevorrichtung 50A weist eine Top-Emission-Struktur auf. Licht von dem Licht emittierenden Element wird in Richtung des Substrats 152 emittiert. Für das Substrat 152 wird vorzugsweise ein Material verwendet, das eine gute Durchlässigkeitseigenschaft für sichtbares Licht aufweist. Die Pixelelektroden 111R, 111G und 111B enthalten ein Material, das sichtbares Licht reflektiert, und die Gegenelektrode (die gemeinsame Elektrode 115) enthält ein Material, das sichtbares Licht durchlässt.
  • Die lichtundurchlässige Schicht 117 wird vorzugsweise auf der Oberfläche des Substrats 152 auf der Seite des Substrats 151 bereitgestellt. Die lichtundurchlässige Schicht 117 kann über einem Bereich zwischen benachbarten Licht emittierenden Elementen, in dem Verbindungsabschnitt 140, in dem Schaltungsabschnitt 164 und dergleichen bereitgestellt werden.
  • Eine Farbschicht, wie z. B. ein Farbfilter, kann an der Oberfläche des Substrats 152 auf der Seite des Substrats 151 oder über der Schutzschicht 131 bereitgestellt werden. Wenn der Farbfilter derart bereitgestellt wird, dass er sich mit dem Licht emittierenden Element überlappt, kann die Farbreinheit von Licht, das von dem Pixel emittiert wird, erhöht werden.
  • Die Farbschicht ist eine gefärbte Schicht, die Licht in einem bestimmten Wellenlängenbereich selektiv durchlässt und Licht in den anderen Wellenlängenbereichen absorbiert. Beispielsweise kann ein roter (R) Farbfilter zum Durchlassen von Licht in dem roten Wellenlängenbereich, ein grüner (G) Farbfilter zum Durchlassen von Licht in dem grünen Wellenlängenbereich, ein blauer (B) Farbfilter zum Durchlassen von Licht in dem blauen Wellenlängenbereich oder dergleichen verwendet werden. Jede Farbschicht kann unter Verwendung eines oder mehrerer von einem Metallmaterial, einem Harzmaterial, einem Pigment und einem Farbstoff ausgebildet werden. Jede Farbschicht wird durch ein Druckverfahren, ein Tintenstrahlverfahren, ein Ätzverfahren unter Verwendung eines Photolithographieverfahrens oder dergleichen in einer erwünschten Position ausgebildet.
  • Außerdem können verschiedene optische Bauelemente an der Außenseite des Substrats 152 (der Oberfläche, die dem Substrat 151 entgegengesetzt ist) bereitgestellt werden. Beispiele für die optischen Bauelemente umfassen eine polarisierende Platte, eine Retardationsplatte, eine Lichtdiffusionsschicht (z. B. einen Diffusionsfilm), eine Antireflexionsschicht und einen Lichtbündelungsfilm. Des Weiteren kann ein antistatischer Film, der das Anhaften von Staub verhindert, ein wasserabweisender Film, der das Anhaften von Flecken verhindert, ein Hartfilm, der die Entstehung von Kratzern verhindert, die beim Verwenden verursacht werden, eine stoßabsorbierende Schicht oder dergleichen als Oberflächenschutzschicht an der Außenseite des Substrats 152 angeordnet werden. Beispielweise wird eine Glasschicht oder eine Kieselsäureschicht (SiOx-Schicht) vorzugsweise als Oberflächenschutzschicht bereitgestellt, um die Oberflächenverschmutzung und Schäden zu verhindern. Die Oberflächenschutzschicht kann unter Verwendung von diamantähnlichem Kohlenstoff (diamond like carbon, DLC), Aluminiumoxid (AlOx), einem auf Polyester basierenden Material, einem auf Polycarbonat basierenden Material oder dergleichen ausgebildet werden. Für die Oberflächenschutzschicht wird vorzugsweise ein Material verwendet, das eine hohe Durchlässigkeit für sichtbares Licht aufweist. Die Oberflächenschutzschicht wird vorzugsweise unter Verwendung eines Materials mit hoher Härte ausgebildet.
  • Für jedes der Substrate 151 und 152 kann Glas, Quarz, Keramik, Saphir, ein Harz, ein Metall, eine Legierung, ein Halbleiter oder dergleichen verwendet werden. Das Substrat auf der Seite, von der Licht von dem Licht emittierenden Element extrahiert wird, wird unter Verwendung eines Materials ausgebildet, das das Licht durchlässt. Wenn ein flexibles Material für die Substrate 151 und 152 verwendet wird, kann die Anzeigevorrichtung erhöhte Flexibilität aufweisen, und ein flexibles Display kann erhalten werden. Des Weiteren kann eine polarisierende Platte als Substrat 151 und/oder Substrat 152 verwendet werden.
  • Für jedes der Substrate 151 und 152 können beispielsweise beliebige der folgenden verwendet werden: Polyesterharze, wie z. B. Polyethylenterephthalat (PET) und Polyethylennaphthalat (PEN), ein Polyacrylnitrilharz, ein Acrylharz, ein Polyimidharz, ein Polymethylmethacrylatharz, ein Polycarbonat- (PC-) Harz, ein Polyethersulfon-(PES-) Harz, Polyamidharze (z. B. Nylon und Aramid), ein Polysiloxanharz, ein Cycloolefinharz, ein Polystyrolharz, ein Polyamidimidharz, ein Polyurethanharz, ein Polyvinylchloridharz, ein Polyvinylidenchloridharz, ein Polypropylenharz, ein Polytetrafluorethylen- (PTFE-) Harz, ein ABS-Harz und Cellulose-Nanofaser. Glas, das dünn genug ist, um Flexibilität aufzuweisen, kann als Substrat 151 und/oder das Substrat 152 verwendet werden.
  • In dem Fall, in dem sich eine zirkular polarisierende Platte mit der Anzeigevorrichtung überlappt, wird ein in hohem Maße optisch isotropes Substrat vorzugsweise für das Substrat verwendet, das in der Anzeigevorrichtung enthalten sind. Ein in hohem Maße optisch isotropes Substrat weist eine geringe Doppelbrechung (mit anderen Worten: eine schwache Doppelbrechung) auf. Beispiele für den Film, der eine hohe optische Isotropie aufweist, umfassen einen Triacetylcellulose- (TAC-, auch als Cellulosetriacetat bezeichnet) Film, einen Cycloolefinpolymer- (COP-) Film, einen Cycloolefincopolymer- (COC-) Film und einen Acryl-Film.
  • Die Klebeschicht 142 kann unter Verwendung eines beliebigen von verschiedenen härtenden Klebstoffen ausgebildet werden, wie beispielsweise ein reaktiv härtender Klebstoff, ein wärmehärtender Klebstoff, ein anaerober Klebstoff oder ein lichthärtender Klebstoff, wie z. B. ein ultravioletthärtender Klebstoff. Beispiele für diese Klebstoffe umfassen ein Epoxidharz, ein Acrylharz, ein Silikonharz, ein Phenolharz, ein Polyimidharz, ein Imidharz, ein Polyvinylchlorid- (PVC-) Harz, ein Polyvinylbutyral- (PVB-) Harz und ein Ethylenvinylacetat- (EVA-) Harz. Insbesondere wird ein Material mit niedriger Feuchtigkeitsdurchlässigkeit, wie z. B. ein Epoxidharz, bevorzugt. Ein ZweiKomponenten-Harz kann verwendet werden. Eine Klebefolie oder dergleichen kann verwendet werden.
  • Für die Verbindungsschicht 242 kann ein anisotroper leitender Film (anisotropic conductive film, ACF), eine anisotrope leitende Paste (anisotropic conductive paste, ACP) oder dergleichen verwendet werden.
  • [Anzeigevorrichtung 50B]
  • Eine in 27 dargestellte Anzeigevorrichtung 50B unterscheidet sich von der Anzeigevorrichtung 50A hauptsächlich dadurch, dass die Subpixel unterschiedlicher Farben jeweilige Farbschichten (Farbfilter oder dergleichen) und die Licht emittierenden Elemente, die eine EL-Schicht 113 teilen, umfassen. Es sei angemerkt, dass in der folgenden Beschreibung von Anzeigevorrichtungen die Beschreibung von Abschnitten, die denjenigen der vorstehend beschriebenen Anzeigevorrichtung ähnlich sind, weggelassen werden kann.
  • Bei der in 27 dargestellten Anzeigevorrichtung 50B werden die Transistoren 205D, 205R, 205G und 205B, die Licht emittierenden Elemente 130R, 130G und 130B, eine Farbschicht 132R, die rotes Licht durchlässt, eine Farbschicht 132G, die grünes Licht durchlässt, eine Farbschicht 132B, die blaues Licht durchlässt, und dergleichen zwischen den Substraten 151 und 152 bereitgestellt.
  • Das Licht emittierende Element 130R umfasst die Pixelelektrode 111R, die EL-Schicht 113 über der Pixelelektrode 111R und die gemeinsame Elektrode 115 über der EL-Schicht 113. Licht, das von dem Licht emittierenden Element 130R emittiert wird, wird als rotes Licht durch die Farbschicht 132R an die Außenseite der Anzeigevorrichtung 50B extrahiert.
  • Das Licht emittierende Element 130G umfasst die Pixelelektrode 111G, die EL-Schicht 113 über der Pixelelektrode 111G und die gemeinsame Elektrode 115 über der EL-Schicht 113. Licht, das von dem Licht emittierenden Element 130G emittiert wird, wird als grünes Licht durch die Farbschicht 132G an die Außenseite der Anzeigevorrichtung 50B extrahiert.
  • Das Licht emittierende Element 130B umfasst die Pixelelektrode 111B, die EL-Schicht 113 über der Pixelelektrode 111B und die gemeinsame Elektrode 115 über der EL-Schicht 113. Licht, das von dem Licht emittierenden Element 130B emittiert wird, wird als blaues Licht durch die Farbschicht 132B an die Außenseite der Anzeigevorrichtung 50B extrahiert.
  • Die EL-Schicht 113 und die gemeinsame Elektrode 115 werden von den Licht emittierenden Elementen 130R; 130G und 130B geteilt. Die Anzahl von Herstellungsschritten kann in dem Fall, in dem die EL-Schicht 113 von den Subpixeln unterschiedlicher Farben geteilt wird, kleiner sein als in dem Fall, in dem die Subpixel unterschiedlicher Farben unterschiedliche EL-Schichten umfassen.
  • Die in 27 dargestellten Licht emittierenden Elemente 130R, 130G und 130B emittieren beispielsweise weißes Licht. Wenn weißes Licht, das von den Licht emittierenden Elementen 130R, 130G und 130B emittiert wird, die Farbschichten 132R, 132G und 132B passiert, kann Licht von gewünschten Farben erhalten werden.
  • In dem Licht emittierenden Element, das weißes Licht emittiert, sind vorzugsweise zwei oder mehr Licht emittierende Schichten enthalten. Wenn zwei Licht emittierende Schichten verwendet werden, um weißes Licht zu erhalten, werden zwei Licht emittierende Schichten, die Licht von Komplementärfarben emittieren, ausgewählt. Beispielsweise kann dann, wenn die Emissionsfarben der ersten Licht emittierenden Schicht und der zweiten Licht emittierenden Schicht komplementär gemacht werden, das Licht emittierende Element dazu konfiguriert werden, weißes Licht als Ganzes zu emittieren. In dem Fall, in dem drei oder mehr Licht emittierende Schichten verwendet werden, um weißes Licht zu erhalten, wird das Licht emittierende Element dazu konfiguriert, durch Kombination von Emissionsfarben der drei oder mehr Licht emittierenden Schichten weißes Licht als Ganzes zu emittieren.
  • Beispielsweise umfasst die EL-Schicht 113 vorzugsweise eine Licht emittierende Schicht, die eine Licht emittierende Substanz enthält, die blaues Licht emittiert, und eine Licht emittierende Schicht, die eine Licht emittierende Substanz enthält, die sichtbares Licht mit einer längeren Wellenlänge als blaues Licht emittiert. Die EL-Schicht 113 umfasst vorzugsweise beispielsweise eine Licht emittierende Schicht, die gelbes Licht emittiert, und eine Licht emittierende Schicht, die blaues Licht emittiert. Alternativ umfasst die EL-Schicht 113 vorzugsweise beispielsweise eine Licht emittierende Schicht, die rotes Licht emittiert, eine Licht emittierende Schicht, die grünes Licht emittiert, und eine Licht emittierende Schicht, die blaues Licht emittiert.
  • Ein Licht emittierendes Element, das weißes Licht emittiert, weist vorzugsweise eine Tandem-Struktur auf. Spezifische Beispiele umfassen eine Tandem-Struktur mit zwei Einheiten, die eine Licht emittierende Einheit, die gelbes Licht emittiert, und eine Licht emittierende Einheit, die blaues Licht emittiert, umfasst; eine Tandem-Struktur mit zwei Einheiten, die eine Licht emittierende Einheit, die rotes Licht und grünes Licht emittiert, und eine Licht emittierende Einheit, die blaues Licht emittiert, umfasst; eine Tandem-Struktur mit drei Einheiten, bei der eine Licht emittierende Einheit, die blaues Licht emittiert, eine Licht emittierende Einheit, die gelbes, gelbgrünes oder grünes Licht emittiert, und eine Licht emittierende Einheit, die blaues Licht emittiert, in dieser Reihenfolge übereinander angeordnet sind; und eine Tandem-Struktur mit drei Einheiten, bei der eine Licht emittierende Einheit, die blaues Licht emittiert, eine Licht emittierende Einheit, die gelbes, gelbgrünes oder grünes Licht und rotes Licht emittiert, und eine Licht emittierende Einheit, die blaues Licht emittiert, in dieser Reihenfolge übereinander angeordnet sind. Beispiele für die Anzahl von übereinander angeordneten Licht emittierenden Einheiten und die Reihenfolge von Farben von der Anodenseite umfassen eine Struktur mit zwei Einheiten von B und Y; eine Struktur mit zwei Einheiten von B und einer Licht emittierenden Einheit X; eine Struktur mit drei Einheiten von B, Y und B; und eine Struktur mit drei Einheiten von B, X und B. Beispiele für die Anzahl von Licht emittierenden Schichten, die in der Licht emittierenden Einheit X übereinander angeordnet sind, und die Reihenfolge von Farben von einer Anodenseite umfassen eine zweischichtige Struktur von R und Y; eine zweischichtige Struktur von R und G; eine zweischichtige Struktur von G und R; eine dreischichtige Struktur von G, R und G; und eine dreischichtige Struktur von R, G und R. Eine weitere Schicht kann zwischen zwei Licht emittierenden Schichten bereitgestellt werden.
  • In dem Fall, in dem das Licht emittierende Element, das dazu konfiguriert wird, weißes Licht zu emittieren, eine Mikrokavitätsstruktur aufweist, wird Licht mit einer bestimmten Wellenlänge (z. B. Rot, Grün oder Blau) in einigen Fällen verstärkt, um emittiert zu werden.
  • Alternativ emittieren die in 27 dargestellten Licht emittierenden Elemente 130R, 130G und 130B beispielsweise blaues Licht. In diesem Fall umfasst die EL-Schicht 113 eine oder mehrere Licht emittierende Schichten, die blaues Licht emittieren. In dem Subpixel 11B, das blaues Licht emittiert, kann blaues Licht, das von dem Licht emittierenden Element 130B emittiert wird, extrahiert werden. In jedem des Subpixels 11R, das rotes Licht emittiert, und des Subpixels 11 G, das grünes Licht emittiert, wird eine Farbumwandlungsschicht zwischen dem Licht emittierenden Element 130R oder 130G und dem Substrat 152 bereitgestellt, so dass blaues Licht, das von dem Licht emittierenden Element 130R oder 130G emittiert wird, in Licht mit einer längeren Wellenlänge umgewandelt wird, wodurch rotes Licht oder grünes Licht extrahiert werden kann. Des Weiteren ist es vorzuziehen, dass über dem Licht emittierenden Element 130R die Farbschicht 132R zwischen der Farbumwandlungsschicht und dem Substrat 152 bereitgestellt wird und über dem Licht emittierenden Element 130G die Farbschicht 132G zwischen der Farbumwandlungsschicht und dem Substrat 152 bereitgestellt wird. In einigen Fällen wird ein Teil von Licht, das von dem Licht emittierenden Element emittiert wird, durch die Farbumwandlungsschicht durchgelassen, ohne umgewandelt zu werden. Wenn Licht, das durch die Farbumwandlungsschicht durchgelassen wird, durch die Farbschicht extrahiert wird, kann Licht außer Licht der erwünschten Farbe von der Farbschicht absorbiert werden, und die Farbreinheit von Licht, das ein Subpixel darstellt, kann verbessert werden.
  • [Anzeigevorrichtung 50C]
  • Eine in 28 dargestellte Anzeigevorrichtung 50C unterscheidet sich von der Anzeigevorrichtung 50B hauptsächlich dadurch, eine Bottom-Emission-Struktur aufzuweisen.
  • Licht von dem Licht emittierenden Element wird in Richtung des Substrats 151 emittiert. Für das Substrat 151 wird vorzugsweise ein Material verwendet, das eine gute Durchlässigkeitseigenschaft für sichtbares Licht aufweist. Im Gegensatz dazu gibt es keine Beschränkung bezüglich der Lichtdurchlässigkeitseigenschaft eines für das Substrat 152 verwendeten Materials.
  • Die lichtundurchlässige Schicht 117 wird vorzugsweise zwischen dem Substrat 151 und dem Transistor ausgebildet. 28 stellt ein Beispiel dar, in dem die lichtundurchlässigen Schichten 117 über dem Substrat 151 bereitgestellt werden, die Isolierschicht 153 über den lichtundurchlässigen Schichten 117 bereitgestellt wird und die Transistoren 205D, 205R (nicht dargestellt), 205G sowie 205B und dergleichen über der Isolierschicht 153 bereitgestellt werden. Außerdem werden die Farbschichten 132R, 132G und 132B über der Isolierschicht 218 bereitgestellt, und die Isolierschicht 235 wird über den Farbschichten 132R, 132G und 132B bereitgestellt.
  • Das Licht emittierende Element 130R, das sich mit der Farbschicht 132R überlappt, umfasst die Pixelelektrode 111 R, die EL-Schicht 113 und die gemeinsame Elektrode 115.
  • Das Licht emittierende Element 130G, das sich mit der Farbschicht 132G überlappt, umfasst die Pixelelektrode 111 G, die EL-Schicht 113 und die gemeinsame Elektrode 115.
  • Das Licht emittierende Element 130B, das sich mit der Farbschicht 132B überlappt, umfasst die Pixelelektrode 111 B, die EL-Schicht 113 und die gemeinsame Elektrode 115.
  • Ein Material mit einer guten Durchlässigkeitseigenschaft für sichtbares Licht wird für jede der Pixelelektroden 111 R, 111 G und 111 B verwendet. Ein Material, das sichtbares Licht reflektiert, wird vorzugsweise für die gemeinsame Elektrode 115 verwendet. Bei der Anzeigevorrichtung mit einer Bottom-Emission-Struktur kann ein Metall oder dergleichen mit niedrigem Widerstand für die gemeinsame Elektrode 115 verwendet werden; daher kann ein Spannungsabfall aufgrund des Widerstands der gemeinsamen Elektrode 115 unterdrückt werden, und die Anzeigequalität kann hoch sein.
  • Der Transistor einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann miniaturisiert werden, und die von dem Transistor eingenommene Fläche kann verringert werden, so dass bei der Anzeigevorrichtung mit einer Bottom-Emission-Struktur das Öffnungsverhältnis des Pixels erhöht werden kann oder die Pixelgröße verringert werden kann.
  • [Anzeigevorrichtung 50D]
  • Eine in 29A dargestellte Anzeigevorrichtung 50D unterscheidet sich von der Anzeigevorrichtung 50A hauptsächlich dadurch, ein Licht empfangendes Element 130S aufzuweisen.
  • Die Anzeigevorrichtung 50D umfasst ein Licht emittierendes Element und ein Licht empfangendes Element in einem Pixel. Bei der Anzeigevorrichtung 50D werden vorzugsweise organische EL-Elemente als Licht emittierende Elemente verwendet, und eine organische Photodiode wird vorzugsweise als Licht empfangendes Element verwendet. Die organischen EL-Elemente und die organischen Photodioden können über dem gleichen Substrat ausgebildet werden. Daher können die organischen Photodioden in einer Anzeigevorrichtung, die die organischen EL-Elemente umfasst, eingebaut werden.
  • Die Anzeigevorrichtung 50D kann während der Anzeige eines Bildes die Berührung oder Annäherung eines Objekts erkennen, da das Pixel das Licht emittierende Element und das Licht empfangende Element umfasst und daher eine Lichtempfangsfunktion aufweist. Folglich weist der Anzeigeabschnitt 162 eine Bildaufnahmefunktion und/oder eine Erfassungsfunktion zusätzlich zu einer Funktion zum Anzeigen eines Bildes auf. Beispielsweise kann ein Bild durch Verwendung von allen Subpixeln, die in der Anzeigevorrichtung 50D enthalten sind, angezeigt werden; oder Licht kann von einigen der Subpixel als Lichtquelle emittiert werden, Licht kann durch einige andere Subpixel erkannt werden, und ein Bild kann durch Verwendung der verbleibenden Subpixel angezeigt werden.
  • Folglich muss ein Licht empfangender Abschnitt und eine Lichtquelle getrennt von der Anzeigevorrichtung 50D bereitgestellt werden; daher kann die Anzahl von Komponenten eines elektronischen Geräts verringert werden. Beispielsweise wird eine biometrische Authentifizierungsvorrichtung, die in dem elektronischen Gerät bereitgestellt wird, oder ein kapazitiver Touchscreen zur Scroll-Bedienung oder dergleichen nicht notwendigerweise getrennt bereitgestellt. Daher kann unter Verwendung der Anzeigevorrichtung 50D das elektronische Gerät mit geringeren Herstellungskosten bereitgestellt werden.
  • Wenn die Licht empfangenden Elemente für einen Bildsensor verwendet werden, kann die Anzeigevorrichtung 50D unter Verwendung der Licht empfangenden Elemente ein Bild aufnehmen. Beispielsweise ist eine Abbildung für eine persönliche Authentifizierung unter Verwendung eines Fingerabdrucks, eines Handflächenabdrucks, der Iris, der Form eines Blutgefäßes (einschließlich der Form einer Vene und der Form einer Arterie), eines Gesichts oder dergleichen durch Verwendung des Bildsensors möglich.
  • Außerdem kann das Licht empfangende Element in einem Berührungssensor (auch als direkter Berührungssensor bezeichnet), einem kontaktlosen Sensor (auch als Schwebesensor, Schwebe-Berührungssensor oder berührungsloser Sensor bezeichnet) oder dergleichen verwendet werden. Der Berührungssensor kann ein Objekt (z. B. einen Finger, eine Hand oder einen Stift) erkennen, wenn die Anzeigevorrichtung und das Objekt in direktem Kontakt miteinander kommen. Des Weiteren kann der kontaktlose Sensor das Objekt erkennen, selbst wenn das Objekt nicht in Kontakt mit der Anzeigevorrichtung ist.
  • Das Licht empfangende Element 130S umfasst die Pixelelektrode 111S über der Isolierschicht 235, eine Funktionsschicht 113S über der Pixelelektrode 111S und die gemeinsame Elektrode 115 über der Funktionsschicht 113S. Die Funktionsschicht 113S wird mit Licht Lin bestrahlt, das von der Außenseite der Anzeigevorrichtung 50D kommt.
  • Die Pixelelektrode 111 S ist über eine Öffnung, die in den Isolierschichten 106, 218 und 235 bereitgestellt ist, elektrisch mit der leitenden Schicht 112b verbunden, die in einem Transistor 205S enthalten ist.
  • Ein Endabschnitt der Pixelelektrode 111S ist mit der Isolierschicht 237 bedeckt.
  • Die gemeinsame Elektrode 115 ist ein kontinuierlicher Film, der von dem Licht empfangenden Element 130S und den Licht emittierenden Elementen 130R (nicht dargestellt), 130G und 130B geteilt wird. Die von den Licht emittierenden Elementen und den Licht empfangenden Elementen geteilte gemeinsame Elektrode 115 ist elektrisch mit der an dem Verbindungsabschnitt 140 bereitgestellten leitenden Schicht 123 verbunden.
  • Die Funktionsschicht 113S umfasst mindestens eine Aktivschicht (auch als photoelektrische Umwandlungsschicht bezeichnet). Die Aktivschicht enthält einen Halbleiter. Beispiele für den Halbleiter umfassen einen anorganischen Halbleiter, wie z. B. Silizium, und einen organischen Halbleiter, der eine organische Verbindung enthält. Diese Ausführungsform stellt ein Beispiel dar, in dem ein organischer Halbleiter als Halbleiter, der in der Aktivschicht enthalten ist, verwendet wird. Ein organischer Halbleiter wird vorzugsweise verwendet, wobei in diesem Fall die Licht emittierende Schicht und die Aktivschicht durch das gleiche Verfahren (wie z. B. ein Vakuumverdampfungsverfahren) ausgebildet werden können und daher die gleiche Herstellungseinrichtung verwendet werden kann.
  • Zusätzlich zu der Aktivschicht kann die Funktionsschicht 113S ferner eine Schicht umfassen, die eine Substanz mit einer guten Lochtransporteigenschaft, eine Substanz mit einer guten Elektronentransporteigenschaft, eine Substanz mit einer bipolaren Eigenschaft oder dergleichen enthält. Ohne Beschränkung auf die vorstehende kann die Funktionsschicht 113S ferner eine Schicht umfassen, die eine Substanz mit einer guten Lochinjektionseigenschaft, ein lochblockierendes Material, eine Substanz mit einer guten Elektroneninjektionseigenschaft, ein elektronenblockierendes Material oder dergleichen enthält. Die Funktionsschicht 113S kann unter Verwendung eines Materials, das für das Licht emittierende Element verwendet werden kann, ausgebildet werden.
  • Eine niedermolekulare Verbindung oder eine hochmolekulare Verbindung kann in dem Licht empfangenden Element verwendet werden, und eine anorganische Verbindung kann auch enthalten sein. Jede Schicht, die in dem Licht empfangenden Element enthalten sind, kann durch ein beliebiges der folgenden Verfahren ausgebildet werden: ein Verdampfungsverfahren (einschließlich eines Vakuumverdampfungsverfahrens), ein Transferverfahren, ein Druckverfahren, ein Tintenstrahlverfahren, ein Beschichtungsverfahren und dergleichen.
  • Bei der in 29B und 29C dargestellten Anzeigevorrichtung 50D werden eine Schicht 353, die ein Licht empfangendes Element umfasst, eine Schaltungsschicht 355 und eine Schicht 357, die ein Licht emittierendes Element umfasst, zwischen den Substraten 151 und 152 bereitgestellt.
  • Die Schicht 353 umfasst beispielsweise das Licht empfangende Element 130S. Die Schicht 357 umfasst beispielsweise die Licht emittierenden Elemente 130R, 130G und 130B.
  • Die Schaltungsschicht 355 umfasst eine Schaltung zum Betreiben eines Licht empfangenden Elements und eine Schaltung zum Betreiben eines Licht emittierenden Elements. Die Schaltungsschicht 355 umfasst beispielsweise die Transistoren 205R, 205G und 205B. Die Schaltungsschicht 355 kann ferner einen oder mehrere von einem Schalter, einem Kondensator, einem Widerstand, einer Leitung, einem Anschluss und dergleichen umfassen.
  • 29B stellt ein Beispiel dar, in dem das Licht empfangende Element 130S als Berührungssensor verwendet wird. Licht, das von dem Licht emittierenden Element in der Schicht 357 emittiert wird, wird von einem Finger 352 reflektiert, der die Anzeigevorrichtung 50D berührt, wie in 29B dargestellt; dann erfasst das Licht empfangende Element in der Schicht 353 das reflektierte Licht. Daher kann die Berührung des Fingers 352 an der Anzeigevorrichtung 50D erkannt werden.
  • 29C stellt ein Beispiel dar, in dem das Licht empfangende Element 130S als kontaktloser Sensor verwendet wird. Licht, das von dem Licht emittierenden Element in der Schicht 357 emittiert wird, wird von dem Finger 352 reflektiert, der an der Anzeigevorrichtung 50D nahe ist (d. h. der nicht die Anzeigevorrichtung 50D berührt), wie in 29C dargestellt; dann erfasst das Licht empfangende Element in der Schicht 353 das reflektierte Licht.
  • [Anzeigevorrichtung 50E]
  • Eine in 30 dargestellte Anzeigevorrichtung 50E ist ein Beispiel für eine Anzeigevorrichtung mit einer metallmaskenlosen (MML-) Struktur. Mit anderen Worten: Die Anzeigevorrichtung 50E umfasst ein Licht emittierendes Element, das ohne Verwendung einer feinen Metallmaske ausgebildet wird. Die mehrschichtige Struktur von dem Substrat 151 bis zur Isolierschicht 235 und die mehrschichtige Struktur von der Schutzschicht 131 bis zum Substrat 152 sind denjenigen bei der Anzeigevorrichtung 50A ähnlich; deshalb wird ihre Beschreibung weggelassen.
  • In 30 werden die Licht emittierenden Elemente 130R, 130G und 130B über der Isolierschicht 235 bereitgestellt.
  • Das Licht emittierende Element 130R umfasst eine leitende Schicht 124R über der Isolierschicht 235, eine leitende Schicht 126R über der leitenden Schicht 124R, eine Schicht 133R über der leitenden Schicht 126R, eine gemeinsame Schicht 114 über der Schicht 133R und die gemeinsame Elektrode 115 über der gemeinsamen Schicht 114. Das in 30 dargestellte Licht emittierende Element 130R emittiert rotes Licht (R). Die Schicht 133R umfasst eine Licht emittierende Schicht, die rotes Licht emittiert. In dem Licht emittierenden Element 130R können die Schicht 133R und die gemeinsame Schicht 114 kollektiv als EL-Schicht bezeichnet werden. Die leitende Schicht 124R und/oder die leitende Schicht 126R können als Pixelelektrode bezeichnet werden.
  • Das Licht emittierende Element 130G umfasst eine leitende Schicht 124G über der Isolierschicht 235, eine leitende Schicht 126G über der leitenden Schicht 124G, eine Schicht 133G über der leitenden Schicht 126G, die gemeinsame Schicht 114 über der Schicht 133G und die gemeinsame Elektrode 115 über der gemeinsamen Schicht 114. Das in 30 dargestellte Licht emittierende Element 130G emittiert grünes Licht (G). Die Schicht 133G umfasst eine Licht emittierende Schicht, die grünes Licht emittiert. In dem Licht emittierenden Element 130G können die Schicht 133G und die gemeinsame Schicht 114 kollektiv als EL-Schicht bezeichnet werden. Die leitende Schicht 124G und/oder die leitende Schicht 126G können als Pixelelektrode bezeichnet werden.
  • Das Licht emittierende Element 130B umfasst eine leitende Schicht 124B über der Isolierschicht 235, eine leitende Schicht 126B über der leitenden Schicht 124B, eine Schicht 133B über der leitenden Schicht 126B, die gemeinsame Schicht 114 über der Schicht 133B und die gemeinsame Elektrode 115 über der gemeinsamen Schicht 114. Das in 30 dargestellte Licht emittierende Element 130B emittiert blaues Licht (B). Die Schicht 133B umfasst eine Licht emittierende Schicht, die blaues Licht emittiert. In dem Licht emittierenden Element 130B können die Schicht 133B und die gemeinsame Schicht 114 kollektiv als EL-Schicht bezeichnet werden. Die leitende Schicht 124B und/oder die leitende Schicht 126B können als Pixelelektrode bezeichnet werden.
  • In dieser Beschreibung und dergleichen wird in den EL-Schichten, die in den Licht emittierenden Elementen enthalten sind, die inselförmige Schicht, die in jedem Licht emittierenden Element bereitgestellt wird, als Schicht 133B, Schicht 133G oder Schicht 133R bezeichnet, und die von den Licht emittierenden Elementen geteilte Schicht wird als gemeinsame Schicht 114 bezeichnet. Es sei angemerkt, dass in dieser Beschreibung und dergleichen in einigen Fällen nur die Schichten 133R, 133G und 133B als inselförmige EL-Schichten, EL-Schichten, die in einer Inselform ausgebildet werden, oder dergleichen bezeichnet werden, wobei in diesem Fall die gemeinsame Schicht 114 nicht in der EL-Schicht eingeschlossen ist. Es sei angemerkt, dass das Licht emittierende Element nicht notwendigerweise die gemeinsame Schicht 114 umfasst, und alle Schichten, die die EL-Schicht bilden, können inselförmige Schichten sein.
  • Die Schichten 133R, 133G und 133B sind voneinander isoliert. Wenn die EL-Schicht für jedes Licht emittierende Element derart bereitgestellt wird, dass sie eine Inselform aufweist, kann ein Leckstrom zwischen benachbarten Licht emittierenden Elementen verhindert werden. Dies kann durch Nebensprechen hervorgerufene ungewollte Lichtemission verhindern, so dass eine Anzeigevorrichtung mit sehr hohem Kontrast erhalten werden kann.
  • Obwohl in 30 die Schichten 133R, 133G und 133B die gleiche Dicke aufweisen, ist die vorliegenden Erfindung nicht darauf beschränkt. Die Schichten 133R, 133G und 133B können unterschiedlichen Dicken aufweisen.
  • Die leitende Schicht 124R ist über eine Öffnung, die in den Isolierschichten 106, 218 und 235 bereitgestellt ist, elektrisch mit der leitenden Schicht 112b verbunden, die in dem Transistor 205R enthalten ist. Auf ähnliche Weise ist die leitende Schicht 124G elektrisch mit der leitenden Schicht 112b verbunden, die in dem Transistor 205G enthalten ist, und die leitende Schicht 124B ist elektrisch mit der leitenden Schicht 112b verbunden, die in dem Transistor 205B enthalten ist.
  • Die leitenden Schichten 124R, 124G und 124B werden derart ausgebildet, dass sie die Öffnungen bedecken, die in der Isolierschicht 235 bereitgestellt werden. Eine Schicht 128 ist in jedem der vertieften Abschnitte der leitenden Schichten 124R, 124G und 124B eingebettet.
  • Die Schicht 128 weist eine Funktion zum Füllen der vertieften Abschnitte der leitenden Schichten 124R, 124G und 124B auf. Die leitenden Schichten 126R, 126G und 126B, die elektrisch mit den leitenden Schichten 124R, 124G bzw. 124B verbunden sind, werden über den leitenden Schichten 124R, 124G und 124B sowie der Schicht 128 bereitgestellt. Daher können die Bereiche, die sich mit den vertieften Abschnitten der leitenden Schichten 124R, 124G und 124B überlappen, auch als Licht emittierende Bereiche verwendet werden, wodurch das Öffnungsverhältnis des Pixels erhöht werden kann. Die leitende Schicht 124R und die leitende Schicht 126R umfassen jeweils vorzugsweise eine leitende Schicht, die als reflektierende Elektrode dient.
  • Die Schicht 128 kann eine Isolierschicht oder eine leitende Schicht sein. Eines von verschiedenen anorganischen Isoliermaterialien, organischen Isoliermaterialien und Materialien kann für die Schicht 128 angemessen verwendet werden. Insbesondere wird die Schicht 128 vorzugsweise unter Verwendung eines Isoliermaterials ausgebildet und wird insbesondere vorzugsweise unter Verwendung eines organischen Isoliermaterials ausgebildet. Für die Schicht 128 kann beispielsweise ein organisches Isoliermaterial verwendet werden, das für die Isolierschicht 237 verwendet werden kann.
  • Obwohl 30 ein Beispiel darstellt, in dem die Oberseite der Schicht 128 einen flachen Abschnitt umfasst, ist die Form der Schicht 128 nicht besonders beschränkt. Die Oberseite der Isolierschicht 128 kann mindestens eine von einer konvexen Oberfläche, einer konkaven Oberfläche und einer flachen Oberfläche aufweisen.
  • Die Höhe der Oberseite der Schicht 128 und die Höhe der Oberseite der leitenden Schicht 124R können gleich oder im Wesentlichen gleich sein, oder sie können sich voneinander unterscheiden. Beispielsweise kann die Höhe der Oberseite der Schicht 128 niedriger oder höher als die Höhe der Oberseite der leitenden Schicht 124R sein.
  • Ein Endabschnitt der leitenden Schicht 126R kann mit einem Endabschnitt der leitenden Schicht 124R ausgerichtet sein oder die Seitenfläche des Endabschnitts der leitenden Schicht 124R bedecken. Die Endabschnitte der leitenden Schichten 124R und 126R weisen jeweils vorzugsweise eine sich verjüngende Form auf. Insbesondere weisen die Endabschnitte der leitenden Schichten 124R und 126R jeweils vorzugsweise eine sich verjüngende Form mit einem Verjüngungswinkel von größer als 0° und kleiner als 90° auf. In dem Fall, in dem die Endabschnitte der Pixelelektroden eine sich verjüngende Form aufweisen, weist die Schicht 133R, die entlang den Seitenflächen der Pixelelektroden bereitgestellt wird, einen geneigten Abschnitt auf. Wenn die Seitenfläche der Pixelelektrode eine sich verjüngende Form aufweist, kann die Abdeckung mit der EL-Schicht, die entlang der Seitenfläche der Pixelelektrode bereitgestellt wird, verbessert werden.
  • Da die leitenden Schichten 124G und 126G sowie die leitenden Schichten 124B und 126B den leitenden Schichten 124R und 126R ähnlich sind, wird ihre ausführliche Beschreibung weggelassen.
  • In diesem Beispiel weisen die leitende Schicht 123 und die leitende Schicht 166 jeweils eine mehrschichtige Struktur aus einer leitenden Schicht, die durch Verarbeitung des gleichen leitenden Films wie die leitenden Schichten 124R, 124G und 124B erhalten wird, und einer leitenden Schicht auf, die durch Verarbeitung des gleichen leitenden Films wie die leitenden Schichten 126R, 126G und 126B erhalten wird.
  • Die Oberseite und Seitenflächen der leitenden Schicht 126R werden mit der Schicht 133R bedeckt. In ähnlicher Weise werden die Oberseite und Seitenflächen der leitenden Schichten 126G mit der Schicht 133G bedeckt, und die Oberseite und Seitenflächen der leitenden Schichten 126B werden mit der Schicht 133B bedeckt. Dementsprechend können Bereiche, die mit den leitenden Schichten 126R, 126G und 126B bereitgestellt sind, sämtlich als Licht emittierende Bereiche der Licht emittierenden Elemente 130R, 130G und 130B verwendet werden, wodurch das Öffnungsverhältnis der Pixel erhöht wird.
  • Die Seitenfläche und ein Teil der Oberseite jeder der Schichten 133R, 133G und 133B werden mit den Isolierschichten 125 und 127 bedeckt. Die gemeinsame Schicht 114 wird über den Schichten 133R, 133G und 133B sowie der Isolierschichten 125 und 127 bereitgestellt, und die gemeinsame Elektrode 115 wird über der gemeinsamen Schicht 114 bereitgestellt. Die gemeinsame Schicht 114 und die gemeinsame Elektrode 115 sind jeweils ein kontinuierlicher Film, der von einer Vielzahl von Licht emittierenden Elementen geteilt wird.
  • In 30 wird die in 26 oder dergleichen dargestellte Isolierschicht 237 nicht zwischen der leitenden Schicht 126R und der Schicht 133R bereitgestellt. Das heißt, dass eine Isolierschicht (auch als Trennwand, Damm, Abstandshalter oder dergleichen bezeichnet), die einen oberen Endabschnitt der Pixelelektrode bedeckt und in Kontakt damit ist, nicht bei der Anzeigevorrichtung 50E bereitgestellt wird. Deswegen kann der Abstand zwischen benachbarten Licht emittierenden Elementen sehr verkürzt werden. Somit kann die Anzeigevorrichtung eine hohe Auflösung oder eine hohe Definition aufweisen. Außerdem ist keine Maske zur Ausbildung der Isolierschicht nötig, was zu einer Verringerung der Herstellungskosten für die Anzeigevorrichtung führt.
  • Wie vorstehend beschrieben, umfassen die Schichten 133R, 133G und 133B jeweils die Licht emittierende Schicht. Die Schichten 133R, 133G und 133B umfassen jeweils vorzugsweise die Licht emittierende Schicht und eine Ladungsträgertransportschicht (eine Elektronentransportschicht oder eine Lochtransportschicht) über der Licht emittierenden Schicht. Alternativ umfassen die Schichten 133R, 133G und 133B jeweils vorzugsweise eine Licht emittierende Schicht und eine Ladungsträgerblockierschicht (eine Lochblockierschicht oder eine Elektronenblockierschicht) über der Licht emittierenden Schicht. Alternativ umfassen die Schichten 133R, 133G und 133B jeweils vorzugsweise eine Licht emittierende Schicht, eine Ladungsträgerblockierschicht über der Licht emittierenden Schicht und eine Ladungsträgertransportschicht über der Ladungsträgerblockierschicht. Da Oberflächen der Schichten 133R, 133G und 133B in dem Herstellungsprozess der Anzeigevorrichtung freigelegt werden, wird es verhindert, dass die Licht emittierende Schicht an der äußersten Oberfläche freigelegt wird, indem die Ladungsträgertransportschicht und/oder die Ladungsträgerblockierschicht über der Licht emittierenden Schicht bereitgestellt werden, so dass Schäden an der Licht emittierenden Schicht verringert werden können. Daher kann die Zuverlässigkeit des Licht emittierenden Elements erhöht werden.
  • Die gemeinsame Schicht 114 umfasst beispielsweise eine Elektroneninjektionsschicht oder eine Lochinjektionsschicht. Alternativ kann die gemeinsame Schicht 114 eine Schichtanordnung aus einer Elektronentransportschicht und einer Elektroneninjektionsschicht oder eine Schichtanordnung aus einer Lochtransportschicht und einer Lochinjektionsschicht sein. Die gemeinsame Schicht 114 wird von den Licht emittierenden Elementen 130R, 130G und 130B geteilt.
  • Die Seitenflächen der Schichten 133R, 133G und 133B werden jeweils mit der Isolierschicht 125 bedeckt. Die Isolierschicht 127 bedeckt die Seitenflächen der Schichten 133R, 133G und 133B, wobei die Isolierschicht 125 dazwischen liegt.
  • Die Seitenflächen (und ein Teil der Oberseiten) der Schichten 133R, 133G und 133B werden mit der Isolierschicht 125 und/oder der Isolierschicht 127 bedeckt, so dass es verhindert werden kann, dass die gemeinsame Schicht 114 (oder die gemeinsame Elektrode 115) in Kontakt mit den Seitenflächen der Pixelelektroden und der Schichten 133R, 133G und 133B ist, was zur Verhinderung eines Kurzschlusses der Licht emittierenden Elemente führt. Daher kann die Zuverlässigkeit des Licht emittierenden Elements erhöht werden.
  • Die Isolierschicht 125 ist vorzugsweise in Kontakt mit den Seitenflächen der Schichten 133R, 133G und 133B. Die Isolierschicht 125 in Kontakt mit den Schichten 133R, 133G und 133B kann eine Filmtrennung der Schichten 133R, 133G und 133B verhindern, wodurch die Zuverlässigkeit des Licht emittierenden Elements erhöht werden kann.
  • Die Isolierschicht 127 wird derart über der Isolierschicht 125 bereitgestellt, dass sie einen vertieften Abschnitt der Isolierschicht 125 füllt. Die Isolierschicht 127 bedeckt vorzugsweise mindestens einen Teil der Seitenfläche der Isolierschicht 125.
  • Die Isolierschichten 125 und 127 können eine Lücke zwischen benachbarten inselförmigen Schichten füllen, wodurch die Bildungsoberfläche der Schichten (z. B. der Ladungsträgerinjektionsschicht und der gemeinsamen Elektrode), die über den inselförmigen Schichten bereitgestellt werden, eine höhere Ebenheit mit geringer Unebenheit aufweisen kann. Folglich kann die Abdeckung mit der Ladungsträgerinjektionsschicht, der gemeinsamen Elektrode und dergleichen verbessert werden.
  • Die gemeinsame Schicht 114 und die gemeinsame Elektrode 115 werden über der Schicht 133R, der Schicht 133G, der Schicht 133B, der Isolierschicht 125 und der Isolierschicht 127 bereitgestellt. Bevor die Isolierschicht 125 und die Isolierschicht 127 bereitgestellt werden, wird aufgrund einer Höhendifferenz zwischen einem Bereich, in dem die Pixelelektrode und die inselförmige EL-Schicht bereitgestellt werden, und einem Bereich, in dem weder die Pixelelektrode noch die inselförmige EL-Schicht bereitgestellt werden (einem Bereich zwischen den Licht emittierenden Elementen), eine Stufe erzeugt. Bei der Anzeigevorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Stufe mit der Isolierschicht 125 und der Isolierschicht 127 planarisiert werden, und die Abdeckung mit der gemeinsamen Schicht 114 und der gemeinsamen Elektrode 115 kann verbessert werden. Daher können durch Trennung verursachte Verbindungsfehler verhindert werden. Außerdem kann eine Erhöhung des elektrischen Widerstands, die durch die wegen der Stufe lokal dünnere gemeinsame Elektrode 115 verursacht wird, verhindert werden.
  • Die Oberseite der Isolierschicht 127 weist vorzugsweise eine Form mit hoher Ebenheit auf. Die Oberseite der Isolierschicht 127 kann mindestens eine von einer flachen Oberfläche, einer konvexen Oberfläche und einer konkaven Oberfläche aufweisen. Beispielsweise weist die Oberseite der Isolierschicht 127 vorzugsweise eine glatte konvexe Form mit hoher Ebenheit auf.
  • Die Isolierschicht 125 kann unter Verwendung eines anorganischen Materials ausgebildet werden. Für die Isolierschicht 125 kann beispielsweise ein anorganischer Isolierfilm, wie z. B. ein isolierender Oxidfilm, ein isolierender Nitridfilm, ein isolierender Oxynitridfilm oder ein isolierender Nitridoxidfilm, verwendet werden. Spezifische Beispiele für diese anorganische Isolierfilme sind wie vorstehend beschrieben. Die Isolierschicht 125 kann eine einschichtige Struktur oder eine mehrschichtige Struktur aufweisen. Insbesondere wird ein Aluminiumoxid vorzugsweise verwendet, da es beim Ätzen eine hohe Selektivität in Bezug auf die EL-Schicht aufweist und eine Funktion zum Schützen der EL-Schicht beim Ausbilden der Isolierschicht 127 aufweist, die nachstehend beschrieben wird. Insbesondere kann dann, wenn ein anorganischer Isolierfilm, wie z. B. ein Aluminiumoxidfilm, ein Hafniumoxidfilm oder ein Siliziumoxidfilm, durch ein ALD-Verfahren als Isolierschicht 125 ausgebildet wird, die Isolierschicht 125 geringe Nadellöcher und eine ausgezeichnete Funktion zum Schützen der EL-Schicht aufweisen. Die Isolierschicht 125 kann eine mehrschichtige Struktur aus einem Film, der durch ein ALD-Verfahren ausgebildet wird, und einem Film, der durch ein Sputterverfahren ausgebildet wird, aufweisen. Die Isolierschicht 125 kann beispielsweise eine mehrschichtige Struktur aus einem Aluminiumoxidfilm, der durch ein ALD-Verfahren ausgebildet wird, und einem Siliziumnitridfilm, der durch ein Sputterverfahren ausgebildet wird, aufweisen.
  • Die Isolierschicht 125 weist vorzugsweise eine Funktion einer isolierenden Sperrschicht gegen Wasser und/oder Sauerstoff auf. Die Isolierschicht 125 weist vorzugsweise eine Funktion zum Verhindern einer Diffusion von Wasser und/oder Sauerstoff auf. Alternativ weist die Isolierschicht 125 vorzugsweise eine Funktion zum Einfangen oder Fixieren (auch als Gettering bezeichnet) von Wasser und/oder Sauerstoff auf.
  • Wenn die Isolierschicht 125 eine Funktion der isolierenden Sperrschicht aufweist, kann das Eindringen von Verunreinigungen (typischerweise Wasser und/oder Sauerstoff), die von außen in die Licht emittierenden Elemente diffundieren können, verhindert werden. Mit dieser Struktur können ein sehr zuverlässiges Licht emittierendes Element und eine sehr zuverlässige Anzeigevorrichtung bereitgestellt werden.
  • Die Isolierschicht 125 weist vorzugsweise eine niedrige Verunreinigungskonzentration auf. Folglich kann die Verschlechterung der EL-Schicht, die durch Eindringen von Verunreinigungen in die EL-Schicht von der Isolierschicht 125 verursacht wird, verhindert werden. Außerdem kann dann, wenn die Verunreinigungskonzentration in der Isolierschicht 125 verringert wird, eine Sperreigenschaft gegen Wasser und/oder Sauerstoff erhöht werden. Beispielsweise weist die Isolierschicht 125 bevorzugt eine ausreichend niedrige Wasserstoffkonzentration oder eine ausreichend niedrige Kohlenstoffkonzentration auf und weist bevorzugter sowohl eine ausreichend niedrige Wasserstoffkonzentration als auch eine ausreichend niedrige Kohlenstoffkonzentration auf.
  • Die Isolierschicht 127, die über der Isolierschicht 125 bereitgestellt wird, weist eine Funktion zum Füllen der großen Ungleichmäßigkeit der Isolierschicht 125 auf, die zwischen den benachbarten Licht emittierenden Elementen ausgebildet wird. Mit anderen Worten: Die Isolierschicht 127 weist eine Wirkung zur Verbesserung der Planarität der Bildungsoberfläche der gemeinsamen Elektrode 115 auf.
  • Als Isolierschicht 127 kann eine Isolierschicht, die ein organisches Material enthält, vorteilhaft verwendet werden. Als organisches Material wird vorzugsweise ein lichtempfindliches organisches Harz verwendet, und beispielsweise wird ein lichtempfindliches Harzkomposit, das ein Acrylharz enthält, vorzugsweise verwendet. Es sei angemerkt, dass in dieser Beschreibung und dergleichen in einigen Fällen ein Acrylharz nicht nur einen Polymethacrylsäureester oder ein Methacrylharz, sondern auch alle Acrylpolymer im weiteren Sinne bezeichnet.
  • Alternativ kann die Isolierschicht 127 unter Verwendung von einem Acrylharz, einem Polyimidharz, einem Epoxidharz, einem Imidharz, einem Polyamidharz, einem Polyimidamidharz, einem Silikonharz, einem Siloxanharz, einem Harz auf Benzocyclobuten-Basis, einem Phenolharz und Vorläufer dieser Harze oder dergleichen ausgebildet werden. Die Isolierschicht 127 kann unter Verwendung von einem organischen Material, wie z. B. Polyvinylalkohol (PVA), Polyvinylbutyral, Polyvinylpyrrolidon, Polyethylenglycol, Polyglycerin, Pullulan, wasserlöslicher Cellulose oder einem alkohollöslichen Polyamidharz, ausgebildet werden. Als lichtempfindliches organisches Harz kann ein Photolack verwendet werden. Als lichtempfindliches organisches Harz kann ein positives Material oder ein negatives Material verwendet werden.
  • Die Isolierschicht 127 kann unter Verwendung eines Materials, das sichtbares Licht absorbiert, ausgebildet werden. Wenn die Isolierschicht 127 von dem Licht emittierenden Element emittiertes Licht absorbiert, kann ein Lichtaustritt (Streulicht) von dem Licht emittierenden Element über die Isolierschicht 127 zu dem benachbarten Licht emittierenden Element unterdrückt werden. Daher kann die Anzeigequalität der Anzeigevorrichtung verbessert werden. Da keine polarisierende Platte benötigt wird, um die Anzeigequalität der Anzeigevorrichtung zu verbessern, können das Gewicht und die Dicke der Anzeigevorrichtung verringert werden.
  • Beispiele für das Material, das sichtbares Licht absorbiert, umfassen ein Material, das ein Pigment von Schwarz oder einer beliebigen anderen Farbe enthält, ein Material, das einen Farbstoff enthält, ein Licht absorbierendes Harzmaterial (z. B. Polyimid) und ein Harzmaterial, das für Farbfilter verwendet werden kann (ein Farbfiltermaterial). Ein Harzmaterial, das erhalten wird, indem Farbfiltermaterialien von zwei oder drei oder mehr Farben übereinander angeordnet werden oder gemischt werden, wird besonders vorzugsweise verwendet, um den Effekt zum Blockieren von sichtbarem Licht zu verstärken. Insbesondere ermöglicht die Mischung von Farbfiltermaterialien von drei oder mehr Farben die Ausbildung einer schwarzen oder nahezu schwarzen Harzschicht.
  • [Anzeigevorrichtung 50F]
  • Eine in 31 dargestellte Anzeigevorrichtung 50F unterscheidet sich von der Anzeigevorrichtung 50E hauptsächlich dadurch, dass die Subpixel unterschiedlicher Farben jeweilige Farbschichten (Farbfilter oder dergleichen) und die jeweiligen Schicht 133 in den Licht emittierenden Elementen umfassen.
  • Bei der in 31 dargestellten Anzeigevorrichtung 50F werden die Transistoren 205D, 205R, 205G und 205B, die Licht emittierenden Elemente 130R, 130G und 130B, die Farbschicht 132R, die rotes Licht durchlässt, die Farbschicht 132G, die grünes Licht durchlässt, die Farbschicht 132B, die blaues Licht durchlässt, und dergleichen zwischen den Substraten 151 und 152 bereitgestellt.
  • Licht, das von dem Licht emittierenden Element 130R emittiert wird, wird als rotes Licht durch die Farbschicht 132R an die Außenseite der Anzeigevorrichtung 50F extrahiert. Licht, das von dem Licht emittierenden Element 130G emittiert wird, wird als grünes Licht durch die Farbschicht 132G an die Außenseite der Anzeigevorrichtung 50F extrahiert. Licht, das von dem Licht emittierenden Element 130B emittiert wird, wird als blaues Licht durch die Farbschicht 132B an die Außenseite der Anzeigevorrichtung 50F extrahiert.
  • Die Licht emittierenden Elemente 130R, 130G und 130B umfassen jeweils die Schicht 133. Die drei Schichten 133 werden unter Verwendung des gleichen Prozesses und des gleichen Materials ausgebildet. Die drei Schichten 133 sind voneinander isoliert. Wenn die EL-Schicht für jedes Licht emittierende Element derart bereitgestellt wird, dass sie eine Inselform aufweist, kann ein Leckstrom zwischen benachbarten Licht emittierenden Elementen verhindert werden. Dies kann durch Nebensprechen hervorgerufene ungewollte Lichtemission verhindern, so dass eine Anzeigevorrichtung mit sehr hohem Kontrast erhalten werden kann.
  • Die in 31 dargestellten Licht emittierenden Elemente 130R, 130G und 130B emittieren beispielsweise weißes Licht. Wenn weißes Licht, das von den Licht emittierenden Elementen 130R, 130G und 130B emittiert wird, die Farbschichten 132R, 132G und 132B passiert, kann Licht von gewünschten Farben erhalten werden.
  • Alternativ emittieren die in 31 dargestellten Licht emittierenden Elemente 130R, 130G und 130B beispielsweise blaues Licht. In diesem Fall umfasst die Schicht 133 eine oder mehrere Licht emittierende Schichten, die blaues Licht emittieren. In dem Subpixel 11B, das blaues Licht emittiert, kann blaues Licht, das von dem Licht emittierenden Element 130B emittiert wird, extrahiert werden. In jedem des Subpixels 11R, das rotes Licht emittiert, und des Subpixels 11 G, das grünes Licht emittiert, wird eine Farbumwandlungsschicht zwischen dem Licht emittierenden Element 130R oder 130G und dem Substrat 152 bereitgestellt, so dass blaues Licht, das von dem Licht emittierenden Element 130R oder 130G emittiert wird, in Licht mit einer längeren Wellenlänge umgewandelt wird, wodurch rotes Licht oder grünes Licht extrahiert werden kann. Des Weiteren ist es vorzuziehen, dass über dem Licht emittierenden Element 130R die Farbschicht 132R zwischen der Farbumwandlungsschicht und dem Substrat 152 bereitgestellt wird und über dem Licht emittierenden Element 130G die Farbschicht 132G zwischen der Farbumwandlungsschicht und dem Substrat 152 bereitgestellt wird. Wenn Licht, das durch die Farbumwandlungsschicht durchgelassen wird, durch die Farbschicht extrahiert wird, kann Licht außer Licht der erwünschten Farbe von der Farbschicht absorbiert werden, und die Farbreinheit von Licht, das ein Subpixel darstellt, kann verbessert werden.
  • [Anzeigevorrichtung 50G]
  • Eine in 32 dargestellte Anzeigevorrichtung 50G unterscheidet sich von der Anzeigevorrichtung 50F hauptsächlich dadurch, eine Bottom-Emission-Struktur aufzuweisen.
  • Licht von dem Licht emittierenden Element wird in Richtung des Substrats 151 emittiert. Für das Substrat 151 wird vorzugsweise ein Material verwendet, das eine gute Durchlässigkeitseigenschaft für sichtbares Licht aufweist. Im Gegensatz dazu gibt es keine Beschränkung bezüglich der Lichtdurchlässigkeitseigenschaft eines für das Substrat 152 verwendeten Materials.
  • Die lichtundurchlässige Schicht 117 wird vorzugsweise zwischen dem Substrat 151 und dem Transistor ausgebildet. 32 stellt ein Beispiel dar, in dem die lichtundurchlässigen Schichten 117 über dem Substrat 151 bereitgestellt werden, die Isolierschicht 153 über den lichtundurchlässigen Schichten 117 bereitgestellt wird und die Transistoren 205D, 205R (nicht dargestellt), 205G sowie 205B und dergleichen über der Isolierschicht 153 bereitgestellt werden. Außerdem werden die Farbschichten 132R, 132G und 132B über der Isolierschicht 218 bereitgestellt, und die Isolierschicht 235 wird über den Farbschichten 132R, 132G und 132B bereitgestellt.
  • Das Licht emittierende Element 130R, das sich mit der Farbschicht 132R überlappt, umfasst die leitende Schicht 124R, die leitende Schicht 126R, die Schicht 133, die gemeinsame Schicht 114 und die gemeinsame Elektrode 115.
  • Das Licht emittierende Element 130G, das sich mit der Farbschicht 132G überlappt, umfasst die leitende Schicht 124G, die leitende Schicht 126G, die Schicht 133, die gemeinsame Schicht 114 und die gemeinsame Elektrode 115.
  • Das Licht emittierende Element 130B, das sich mit der Farbschicht 132B überlappt, umfasst die leitende Schicht 124B, die leitende Schicht 126B, die Schicht 133, die gemeinsame Schicht 114 und die gemeinsame Elektrode 115.
  • Ein Material mit einer guten Durchlässigkeitseigenschaft für sichtbares Licht wird für jede der leitenden Schichten 124R, 124G, 124B, 126R, 126G und 126B verwendet. Ein Material, das sichtbares Licht reflektiert, wird vorzugsweise für die gemeinsame Elektrode 115 verwendet. Bei der Anzeigevorrichtung mit einer Bottom-Emission-Struktur kann ein Metall oder dergleichen mit niedrigem Widerstand für die gemeinsame Elektrode 115 verwendet werden; daher kann ein Spannungsabfall aufgrund des Widerstands der gemeinsamen Elektrode 115 unterdrückt werden, und die Anzeigequalität kann hoch sein.
  • Der Transistor einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann miniaturisiert werden, und die von dem Transistor eingenommene Fläche kann verringert werden, so dass bei der Anzeigevorrichtung mit einer Bottom-Emission-Struktur das Öffnungsverhältnis des Pixels erhöht werden kann oder die Pixelgröße verringert werden kann.
  • [Beispiel für ein Herstellungsverfahren der Anzeigevorrichtung]
  • Ein Verfahren zum Herstellen einer Anzeigevorrichtung mit einer metallmaskenlosen (MML-) Struktur wird anhand von 33A bis 33F nachstehend beschrieben. Hier werden Schritte zum Herstellen von Licht emittierenden Elementen ohne Verwendung einer feinen Metallmaske ausführlich beschrieben. 33A bis 33F sind Querschnittansichten von drei Licht emittierenden Elementen, die in dem Anzeigeabschnitt 162 enthalten sind, und dem Verbindungsabschnitt 140 in den Herstellungsschritten.
  • Für die Herstellung der Licht emittierenden Elemente kann ein Vakuumprozess, wie z. B. ein Verdampfungsverfahren, und ein Lösungsprozess, wie z. B. ein Rotationsbeschichtungsverfahren oder ein Tintenstrahlverfahren, verwendet werden. Beispiele für ein Verdampfungsverfahren umfassen physikalische Gasphasenabscheidungsverfahren (physical vapor deposition methods, PVD-Verfahren), wie z. B. ein Sputterverfahren, ein Ionenplattierungsverfahren, ein Ionenstrahlverdampfungsverfahren, ein Molekularstrahlverdampfungsverfahren und ein Vakuumverdampfungsverfahren, und ein chemisches Gasphasenabscheidungsverfahren (chemical vapor deposition method, CVD-Verfahren) verwendet werden. Insbesondere können die Funktionsschichten (z. B. eine Lochinjektionsschicht, eine Lochtransportschicht, eine Lochblockierschicht, eine Licht emittierende Schicht, eine Elektronenblockierschicht, eine Elektronentransportschicht, eine Elektroneninjektionsschicht und eine Ladungserzeugungsschicht), die in der EL-Schicht enthalten sind, durch ein Verdampfungsverfahren (z. B. ein Vakuumverdampfungsverfahren), ein Beschichtungsverfahren (z. B. ein Tauchbeschichtungsverfahren, ein Düsenbeschichtungsverfahren, ein Stabbeschichtungsverfahren, ein Rotationsbeschichtungsverfahren oder ein Sprühbeschichtungsverfahren), ein Druckverfahren (z. B. Tintenstrahl, Siebdruck (Schablonendruck), Offsetdruck (Flachdruck), Flexodruck (Hochdruck), Tiefdruck oder Mikrokontaktdruck) oder dergleichen ausgebildet werden.
  • Bei dem nachstehend beschriebenen Verfahren zum Herstellen der Anzeigevorrichtung wird die inselförmige Schicht (die Schicht, die die Licht emittierende Schicht umfasst) nicht durch Verwendung einer feinen Metallmaske, sondern durch Ausbildung einer Licht emittierenden Schicht auf der gesamten Oberfläche und Verarbeitung der Licht emittierenden Schicht durch ein Photolithographieverfahren ausgebildet. Folglich kann eine hochauflösende Anzeigevorrichtung oder eine Anzeigevorrichtung mit einem hohen Öffnungsverhältnis, die bisher schwierig auszubilden war, erzielt werden. Außerdem können Licht emittierende Schichten für die jeweiligen Farben getrennt ausgebildet werden, was der Anzeigevorrichtung ermöglicht, eine sehr klare Anzeige mit hohem Kontrast und hoher Anzeigequalität durchzuführen. Außerdem können Schäden an der Licht emittierenden Schicht in dem Herstellungsprozess der Anzeigevorrichtung verringert werden, indem eine Opferschicht über der Licht emittierenden Schicht bereitgestellt wird, was zu einer Erhöhung der Zuverlässigkeit des Licht emittierenden Elements führt.
  • Beispielsweise können in dem Fall, in dem die Anzeigevorrichtung drei Arten von Licht emittierenden Elementen umfasst, bei denen es sich um ein Licht emittierendes Element, das blaues Licht emittiert, ein Licht emittierendes Element, das grünes Licht emittiert, und ein Licht emittierendes Element, das rotes Licht emittiert, handelt, drei Arten von inselförmigen Licht emittierenden Schichten durch Ausbildung einer Licht emittierenden Schicht und Durchführen der dreimaligen Verarbeitung durch ein Photolithographieverfahren ausgebildet werden.
  • Zuerst werden die Pixelelektroden 111R, 111G und 111B sowie die leitende Schicht 123 über dem Substrat 151 ausgebildet, das mit den Transistoren 205R, 205G sowie 205B und dergleichen (nicht dargestellt) bereitgestellt wird (33A).
  • Ein zu den Pixelelektroden werdender leitender Film kann beispielsweise durch ein Sputterverfahren oder ein Vakuumverdampfungsverfahren ausgebildet werden. Eine Photolackmaske wird durch einen Photolithographieprozess über dem leitenden Film ausgebildet, und dann wird der leitende Film verarbeitet, wodurch die Pixelelektroden 111R, 111G und 111B sowie die leitende Schicht 123 ausgebildet werden können. Der leitende Film kann durch ein Nassätzverfahren und/oder ein Trockenätzverfahren verarbeitet werden.
  • Als Nächstes wird ein später zu der Schicht 133B werdender Film 133Bf über den Pixelelektroden 111R, 111G und 111B ausgebildet (33A). Der Film 133Bf (er wird später zu der Schicht 133B) umfasst eine Licht emittierende Schicht, die blaues Licht emittiert.
  • In einem Beispiel, das bei dieser Ausführungsform beschrieben wird, wird eine inselförmige EL-Schicht, die in dem Licht emittierenden Element, das blaues Licht emittiert, enthalten ist, zuerst ausgebildet, und dann werden inselförmige EL-Schichten, die in den Licht emittierenden Elementen, die Licht von den anderen Farben emittieren, enthalten sind, ausgebildet.
  • In dem Ausbildungsprozess der inselförmigen EL-Schichten wird die Pixelelektrode des Licht emittierenden Elements der zum zweiten oder später ausgebildeten Farbe in einigen Fällen durch den vorhergehenden Schritt beschädigt. In diesem Fall könnte die Betriebsspannung des Licht emittierenden Elements der zum zweiten oder später ausgebildeten Farbe hoch sein.
  • In Anbetracht dessen ist es bei der Herstellung der Anzeigevorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vorzuziehen, dass eine inselförmige EL-Schicht eines Licht emittierenden Elements, das Licht mit der kürzesten Wellenlänge emittiert (z. B. das blaues Licht emittierende Element), zuerst ausgebildet wird. Beispielweise ist es vorzuziehen, dass die inselförmigen EL-Schichten für die blaues, grünes und rotes Licht emittierenden Elemente in dieser Reihenfolge oder die blaues, rotes und grünes Licht emittierenden Elemente in dieser Reihenfolge ausgebildet werden.
  • Dies ermöglicht, dass das blaues Licht emittierende Element den vorteilhaften Zustand der Grenzfläche zwischen der Pixelelektrode und der EL-Schicht hält und es verhindert wird, dass das blaues Licht emittierende Element eine erhöhte Betriebsspannung aufweist. Außerdem kann das blaues Licht emittierende Element eine längere Lebensdauer und eine höhere Zuverlässigkeit aufweisen. Es sei angemerkt, dass das rotes Licht emittierende Element und das grünes Licht emittierende Element eine geringere Erhöhung der Betriebsspannung oder dergleichen aufweisen als das blaues Licht emittierende Element, was zu einer niedrigeren Betriebsspannung und einer höheren Zuverlässigkeit der gesamten Anzeigevorrichtung führt.
  • Es sei angemerkt, dass die Ausbildungsreihenfolge der inselförmigen EL-Schichten nicht auf die vorstehende beschränkt ist; beispielsweise können die inselförmigen EL-Schichten für die rotes, grünes und blaues Licht emittierenden Elemente in dieser Reihenfolge ausgebildet werden.
  • Wie in 33A dargestellt, wird der Film 133Bf nicht über der leitenden Schicht 123 ausgebildet. Der Film 133Bf kann beispielsweise unter Verwendung einer Bereichmaske nur in einem gewünschten Bereich ausgebildet werden. Indem ein Filmausbildungsschritt unter Verwendung einer Bereichmaske und ein Verarbeitungsschritt unter Verwendung einer Photolackmaske zum Einsatz kommen, kann ein Licht emittierendes Element durch einen relativ leichten Prozess hergestellt werden.
  • Die Wärmebeständigkeitstemperatur der Verbindungen, die in dem Film 133Bf enthalten sind, ist bevorzugt höher als oder gleich 100 °C und niedriger als oder gleich 180 °C, bevorzugter höher als oder gleich 120 °C und niedriger als oder gleich 180 °C, noch bevorzugter höher als oder gleich 140 °C und niedriger als oder gleich 180 °C. Daher kann die Zuverlässigkeit des Licht emittierenden Elements erhöht werden. Außerdem kann die Obergrenze der Temperatur, die in dem Herstellungsprozess der Anzeigevorrichtung angelegt werden kann, erhöht werden. Deshalb können die Auswahlmöglichkeiten der Materialien und des Herstellungsverfahrens der Anzeigevorrichtung vergrößert werden, wodurch die Herstellungsausbeute und die Zuverlässigkeit verbessert werden.
  • Beispiele für die Wärmebeständigkeitstemperatur umfassen die Glasübergangstemperatur, den Erweichungspunkt, den Schmelzpunkt, die thermische Zersetzungstemperatur und die Temperatur für 5 % Gewichtsverlust, und die niedrigste unter den Temperaturen wird bevorzugt.
  • Der Film 133Bf kann beispielsweise durch ein Verdampfungsverfahren, insbesondere ein Vakuumverdampfungsverfahren, ausgebildet werden. Der Film 133Bf kann durch ein Transferverfahren, ein Druckverfahren, ein Tintenstrahlverfahren, ein Beschichtungsverfahren oder dergleichen ausgebildet werden.
  • Als Nächstes wird eine Opferschicht 118B über dem Film 133Bf und der leitenden Schicht 123 ausgebildet (33A). Eine Photolackmaske wird durch einen Photolithographieprozess über einem zu der Opferschicht 118B werdenden Film ausgebildet, und dann wird der Film verarbeitet, wodurch die Opferschicht 118B ausgebildet werden kann.
  • Indem der Opferfilm 118B über dem Film 133Bf bereitgestellt wird, können Schäden an den Film 133Bf in dem Herstellungsprozess der Anzeigevorrichtung verringert werden, was zu einer Erhöhung der Zuverlässigkeit des Licht emittierenden Elements führt.
  • Die Opferschicht 118B wird vorzugsweise derart bereitgestellt, dass sie die Endabschnitte der Pixelelektroden 111R, 111G und 111B bedeckt. Folglich ist der Endabschnitt der in einem späteren Schritt auszubildenden Schicht 133B weiter außen als der Endabschnitt der Pixelelektrode 111B positioniert. Die gesamte Oberseite der Pixelelektrode 111B kann als Licht emittierender Bereich verwendet werden, so dass das Öffnungsverhältnis des Pixels erhöht werden kann. Der Endabschnitt der Schicht 133B könnte in einem Schritt nach der Ausbildung der Schicht 133B beschädigt werden und ist daher vorzugsweise weiter außen als der Endabschnitt der Pixelelektrode 111B positioniert, d. h. wird nicht als Licht emittierender Bereich verwendet. Dies kann Schwankungen der Eigenschaften der Licht emittierenden Elemente unterdrücken und kann die Zuverlässigkeit verbessern.
  • Wenn die Schicht 133B die Oberseite und Seitenflächen der Pixelelektrode 111B bedeckt, können die Schritte nach der Ausbildung der Schicht 133B durchgeführt werden, ohne dass dabei die Pixelelektrode 111B freiliegt. Wenn der Endabschnitt der Pixelelektrode 111B freiliegt, könnte eine Korrosion in dem Ätzschritt oder dergleichen auftreten. Wenn die Korrosion der Pixelelektrode 111B verhindert wird, können die Ausbeute und Eigenschaften des Licht emittierenden Elements verbessert werden.
  • Die Opferschicht 118B wird vorzugsweise auch in einer Position bereitgestellt, die sich mit der leitenden Schicht 123 überlappt. Dies kann verhindern, dass die leitende Schicht 123 während des Herstellungsprozesses der Anzeigevorrichtung beschädigt wird.
  • Als Opferschicht 118B wird ein Film, der eine hohe Beständigkeit gegen die Prozessbedingungen für den Film 133Bf aufweist, insbesondere ein Film mit hoher Ätzselektivität in Bezug auf den Film 133Bf verwendet.
  • Die Opferschicht 118B wird bei einer Temperatur ausgebildet, die niedriger ist als die Wärmebeständigkeitstemperatur jeder Verbindung, die in dem Film 133Bf enthalten ist. Die typische Substrattemperatur bei der Ausbildung der Opferschicht 118B ist niedriger als oder gleich 200 °C, bevorzugt niedriger als oder gleich 150 °C, bevorzugter niedriger als oder gleich 120 °C, noch bevorzugter niedriger als oder gleich 100 °C, sogar noch bevorzugter niedriger als oder gleich 80 °C.
  • Die Wärmebeständigkeitstemperatur der Verbindung, die in dem Film 133Bf enthalten ist, ist vorzugsweise hoch, wobei in diesem Fall die Filmausbildungstemperatur der Opferschicht 118B hoch sein kann. Beispielsweise kann die Substrattemperatur bei der Ausbildung der Opferschicht 118B höher als oder gleich 100 °C, höher als oder gleich 120 °C, oder höher als oder gleich 140 °C sein. Ein anorganischer Isolierfilm, der bei einer höheren Temperatur ausgebildet wird, kann dichter sein und eine bessere Sperreigenschaft aufweisen. Deshalb können, indem die Opferschicht bei einer derartigen Temperatur ausgebildet wird, ferner Schäden an dem Film 133Bf verringert werden, und die Zuverlässigkeit des Licht emittierenden Elements kann verbessert werden.
  • Es sei angemerkt, dass das Gleiche für die Filmausbildungstemperatur einer anderen Schicht gilt, die über dem Film 133Bf ausgebildet wird (z. B. eines Isolierfilms 125f).
  • Die Opferschicht 118B kann beispielsweise durch ein Sputterverfahren, ein ALD-Verfahren (einschließlich eines thermischen ALD-Verfahrens und eines PEALD-Verfahrens), ein CVD-Verfahren oder ein Vakuumverdampfungsverfahren ausgebildet werden. Alternativ kann die Opferschicht 118B durch den vorstehend beschriebenen Nassprozess ausgebildet werden.
  • Die Opferschicht 118B (oder in dem Fall, in dem die Opferschicht 118B eine mehrschichtige Struktur aufweist, eine Schicht, die in Kontakt mit dem Film 133Bf ist) wird vorzugsweise durch ein Ausbildungsverfahren ausgebildet, das geringere Schäden an dem Film 133Bf verursacht. Beispielweise wird die Opferschicht 118B bevorzugter durch ein ALD-Verfahren oder ein Vakuumverdampfungsverfahren ausgebildet als durch ein Sputterverfahren.
  • Die Opferschicht 118B kann durch ein Nassätzverfahren oder ein Trockenätzverfahren verarbeitet werden. Die Opferschicht 118B wird vorzugsweise durch anisotropes Ätzen verarbeitet.
  • In dem Fall, in dem ein Nassätzverfahren zum Einsatz kommt, können Schäden an dem Film 133Bf bei der Verarbeitung der Opferschicht 118B im Vergleich zu dem Fall, in dem ein Trockenätzverfahren zum Einsatz kommt, verringert werden. In dem Fall, in dem ein Nassätzverfahren zum Einsatz kommt, wird vorzugsweise zum Beispiel eine Entwicklerlösung, eine wässrige Tetramethylammoniumhydroxid- (TMAH-) Lösung, verdünnte Flusssäure, Oxalsäure, Phosphorsäure, Essigsäure, Salpetersäure oder eine gemischte Lösung, die zwei oder mehr von diesen Säuren enthält, verwendet. In dem Fall, in dem ein Nassätzverfahren zum Einsatz kommt, kann eine gemischte saure chemische Lösung, die Wasser, Phosphorsäure, verdünnte Flusssäure und Salpetersäure enthält, verwendet werden. Eine chemische Lösung, die für die Nassätzbehandlung verwendet wird, kann alkalisch oder sauer sein.
  • Als Opferschicht 118B kann beispielsweise einer oder mehrere von einem Metallfilm, einem Legierungsfilm, einem Metalloxidfilm, einem Halbleiterfilm, einem anorganischen Isolierfilm und einem organischen Isolierfilm verwendet werden.
  • Für die Opferschicht 118B kann beispielsweise ein Metallmaterial, wie z. B. Gold, Silber, Platin, Magnesium, Nickel, Wolfram, Chrom, Molybdän, Eisen, Kobalt, Kupfer, Palladium, Titan, Aluminium, Yttrium, Zirconium oder Tantal, oder ein Legierungsmaterial, das das Metallmaterial enthält, verwendet werden.
  • Die Opferschicht 118B kann unter Verwendung eines Metalloxides, wie z. B. In-Ga-Zn-Oxides, Indiumoxides, In-Zn-Oxides, In-Sn-Oxides, Indium-Titan-Oxides (In-Ti-Oxides), Indium-Zinn-Zink-Oxides (In-Sn-Zn-Oxides), Indium-Titan-Zink-Oxides (In-Ti-Zn-Oxides), Indium-Gallium-Zinn-Zink-Oxides (In-Ga-Sn-Zn-Oxides) oder Silizium enthaltenden Indium-Zinn-Oxides, ausgebildet werden.
  • Außerdem kann anstelle von vorstehend beschriebenem Gallium das Element M (M ist eines oder mehrere von Aluminium, Silizium, Bor, Yttrium, Kupfer, Vanadium, Beryllium, Titan, Eisen, Nickel, Germanium, Zirconium, Molybdän, Lanthan, Cer, Neodym, Hafnium, Tantal, Wolfram und Magnesium) kann verwendet werden.
  • Beispielsweise kann ein Halbleitermaterial, wie z. B. Silizium oder Germanium, als Material mit ausgezeichneter Kompatibilität mit dem Halbleiterherstellungsprozess verwendet werden. Alternativ kann ein Oxid oder ein Nitrid des Halbleitermaterials verwendet werden. Alternativ kann ein nichtmetallisches Material, wie z. B. Kohlenstoff, oder eine Verbindung davon verwendet werden. Alternativ kann ein Metall, wie z. B. Titan, Tantal, Wolfram, Chrom oder Aluminium, oder eine Legierung, die eines oder mehrere von diesen Metallen enthält, verwendet werden. Alternativ kann ein Oxid, das das vorstehend beschriebene Metall enthält, wie z. B. Titanoxid oder Chromoxid, oder ein Nitrid, wie z. B. Titannitrid, Chromnitrid oder Tantalnitrid, verwendet werden.
  • Für die Opferschicht 118B kann einer von verschiedenen anorganischen Isolierfilmen, die als Schutzschicht 131 verwendet werden können, verwendet werden. Insbesondere wird ein isolierender Oxidfilm bevorzugt, da seine Haftung an dem Film 133Bf höher ist als diejenige eines isolierenden Nitridfilms. Beispielsweise kann ein anorganisches isolierendes Material, wie z. B. Aluminiumoxid, ein Hafniumoxid oder Siliziumoxid, für die Opferschicht 118B verwendet werden. Für die Opferschicht 118B kann beispielsweise ein Aluminiumoxidfilm durch ein ALD-Verfahren ausgebildet werden. Ein ALD-Verfahren wird vorzugsweise verwendet, wobei in diesem Fall Schäden an einer Basis (insbesondere dem Film 133Bf) verringert werden können.
  • Beispielsweise kann eine mehrschichtige Struktur aus einem anorganischen Isolierfilm (z. B. einem Aluminiumoxidfilm), der durch ein ALD-Verfahren ausgebildet wird, und einem anorganischen Film (z. B. einem In-Ga-Zn-Oxid-Film, einem Siliziumfilm oder einem Wolframfilm), der durch ein Sputterverfahren ausgebildet wird, für die Opferschicht 118B verwendet werden.
  • Es sei angemerkt, dass der gleiche anorganische Isolierfilm sowohl für die Opferschicht 118B als auch für die Isolierschicht 125, die später ausgebildet wird, verwendet werden kann. Beispielsweise kann ein Aluminiumoxidfilm, der durch ein ALD-Verfahren ausgebildet wird, sowohl für die Opferschicht 118B als auch für die Isolierschicht 125 verwendet werden. Für die Opferschicht 118B und die Isolierschicht 125 kann die gleiche Filmausbildungsbedingung verwendet werden, oder unterschiedliche Filmausbildungsbedingungen können verwendet werden. Beispielsweise kann dann, wenn die Opferschicht 118B unter Bedingungen, die denjenigen der Isolierschicht 125 ähnlich sind, ausgebildet wird, die Opferschicht 118B eine Isolierschicht mit einer guten Sperreigenschaft gegen Wasser und/oder Sauerstoff sein. Währenddessen ist es vorzuziehen, dass die Verarbeitung der Opferschicht 118B einfach ist, da die Opferschicht 118B eine Schicht ist, deren großer Teil oder deren Gesamtheit in einem späteren Schritt entfernt wird. Deshalb wird die Opferschicht 118B vorzugsweise bei einer Substrattemperatur von niedriger als diejenige zur Ausbildung der Isolierschicht 125 ausgebildet.
  • Ein organisches Material kann für die Opferschicht 118B verwendet werden. Beispielsweise kann ein Material, das in einem Lösungsmittel, das in Bezug auf mindestens den obersten Film des Films 133Bf chemisch stabil ist, aufgelöst werden kann, als organisches Material verwendet werden. Insbesondere kann ein Material, das in Wasser oder Alkohol aufgelöst wird, geeignet verwendet werden. Beim Ausbilden eines Films eines derartigen Materials wird es bevorzugt, dass das Material, das in einem Lösungsmittel, wie z. B. Wasser oder Alkohol, aufgelöst wird, durch einen Nassprozess aufgetragen wird und dann eine Wärmebehandlung zur Verdampfung des Lösungsmittels durchgeführt wird. Zu diesem Zeitpunkt wird die Wärmebehandlung vorzugsweise in einer Atmosphäre mit reduziertem Druck durchgeführt, wobei in diesem Fall das Lösungsmittel bei einer niedrigen Temperatur in kurzer Zeit entfernt werden kann und eine thermische Beschädigung an dem Film 133Bf demzufolge verringert werden kann.
  • Die Opferschicht 118B kann unter Verwendung eines organischen Harzes, wie z. B. Polyvinylalkohol (PVA), Polyvinylbutyral, Polyvinylpyrrolidon, Polyethylenglycol, Polyglycerin, Pullulan, wasserlöslicher Cellulose, einem alkohollöslichen Polyamidharz oder ein Fluorharz wie Perfluorpolymer, ausgebildet werden.
  • Beispielsweise kann eine mehrschichtige Struktur aus einem organischen Film (z. B. einem PVA-Film), der durch ein Verdampfungsverfahren oder den vorstehenden Nassprozess ausgebildet wird, und einem anorganischen Film (z. B. einem Siliziumnitridfilm), der durch ein Sputterverfahren ausgebildet wird, für die Opferschicht 118B verwendet werden.
  • Es sei angemerkt, dass bei der Anzeigevorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Teil des Opferfilms in einigen Fällen als Opferschicht verbleibt.
  • Anschließend wird der Film 133Bf unter Verwendung der Opferschicht 118B als Hartmaske verarbeitet, so dass die Schicht 133B ausgebildet wird ( 33B).
  • Folglich verbleibt die mehrschichtige Struktur aus der Schicht 133B und der Opferschicht 118B über der Pixelelektrode 111B, wie in 33B dargestellt. Außerdem liegen die Pixelelektroden 111R und 111G frei. In einem Bereich, der dem Verbindungsabschnitt 140 entspricht, verbleibt die Opferschicht 118B über der leitenden Schicht 123.
  • Der Film 133Bf wird vorzugsweise durch anisotropes Ätzen verarbeitet. Ein anisotropes Trockenätzen wird insbesondere bevorzugt. Alternativ kann ein Nassätzen verwendet werden.
  • Danach werden Schritte, die dem Ausbildungsschritt des Films 133Bf, dem Ausbildungsschritt der Opferschicht 118B und dem Ausbildungsschritt der Schicht 133B ähnlich sind, unter der Bedingung, unter der mindestens Licht emittierende Substanzen geändert werden, zweimal wiederholt, wodurch eine mehrschichtige Struktur aus der Schicht 133R und einer Opferschicht 118R über der Pixelelektrode 111R gebildet wird und eine mehrschichtige Struktur aus der Schicht 133G und einer Opferschicht 118G über der Pixelelektrode 111G gebildet wird (33C). Insbesondere werden die Schicht 133R und die Schicht 133G derart ausgebildet, dass die Schicht 133R und die Schicht 133G eine Licht emittierende Schicht, die rotes Licht emittiert, bzw. eine Licht emittierende Schicht, die grünes Licht emittiert, umfassen. Die Opferschichten 118R und 118G können unter Verwendung eines Materials, das für die Opferschicht 118B verwendet werden kann, ausgebildet werden. Die Opferschichten 118R und 118G können unter Verwendung von dem gleichen Material oder unterschiedlichen Materialien ausgebildet werden.
  • Es sei angemerkt, dass die Seitenflächen der Schichten 133B, 133G und 133R vorzugsweise senkrecht oder im Wesentlichen senkrecht zu ihren Bildungsoberflächen sind. Beispielsweise ist der Winkel zwischen den Bildungsoberflächen und diesen Seitenflächen vorzugsweise größer als oder gleich 60° und kleiner als oder gleich 90°.
  • Wie vorstehend beschrieben, kann der Abstand zwischen zwei benachbarten Schichten unter den Schichten 133B, 133G und 133R, die durch ein Photolithographieverfahren ausgebildet werden, auf kleiner als oder gleich 8 µm, kleiner als oder gleich 5 µm, kleiner als oder gleich 3 µm , kleiner als oder gleich 2 µm oder kleiner als oder gleich 1 µm verkürzt werden. Hier kann der Abstand beispielweise durch den Abstand zwischen entgegengesetzten Endabschnitten der zwei benachbarten Schichten unter den Schichten 133B, 133G und 133R bestimmt werden. Wenn der Abstand zwischen den inselförmigen EL-Schichten auf diese Weise verkürzt wird, kann eine hochauflösende Anzeigevorrichtung mit einem hohen Öffnungsverhältnis bereitgestellt werden.
  • Als Nächstes wird der später zu der Isolierschicht 125 werdende Isolierfilm 125f derart ausgebildet, dass er die Pixelelektroden, die Schichten 133B, 133G und 133R sowie die Opferschichten 118B, 118G und 118R bedeckt, und dann wird die Isolierschicht 127 über dem Isolierfilm 125f ausgebildet ( 33D).
  • Der Isolierfilm 125f wird vorzugsweise derart ausgebildet, dass er eine Dicke von größer als oder gleich 3 nm, größer als oder gleich 5 nm, oder größer als oder gleich 10 nm und kleiner als oder gleich 200 nm, kleiner als oder gleich 150 nm, kleiner als oder gleich 100 nm oder kleiner als oder gleich 50 nm aufweist.
  • Der Isolierfilm 125f wird vorzugsweise zum Beispiel durch ein ALD-Verfahren ausgebildet. Ein ALD-Verfahren wird vorzugsweise verwendet, wobei in diesem Fall Schäden während der Filmausbildung verringert werden und ein Film mit guter Abdeckung ausgebildet werden kann. Als Isolierfilm 125f wird ein Aluminiumoxidfilm vorzugsweise zum Beispiel durch ein ALD-Verfahren ausgebildet.
  • Alternativ kann der Isolierfilm 125f durch ein Sputterverfahren, ein CVD-Verfahren oder ein PECVD-Verfahren ausgebildet werden, welche eine höhere Filmausbildungsrate aufweisen als ein ALD-Verfahren. In diesem Fall kann eine sehr zuverlässige Anzeigevorrichtung mit hoher Produktivität hergestellt werden.
  • Beispielsweise wird der zu der Isolierschicht 127 werdende Isolierfilm vorzugsweise durch den vorstehend erwähnten Nassprozess (z. B. eine Rotationsbeschichtung) unter Verwendung eines lichtempfindlichen Harzkomposits, das ein Acrylharz enthält, ausgebildet. Nach der Ausbildung wird eine Wärmebehandlung (auch als Vorbacken bezeichnet) vorzugsweise durchgeführt, um ein Lösungsmittel, das in dem Isolierfilm enthalten ist, zu entfernen. Als Nächstes wird ein Teil des Isolierfilms mit sichtbarem Licht oder Ultraviolettstrahlen als Belichtung bestrahlt. Als Nächstes wird der belichtete Bereich des Isolierfilms durch Entwicklung entfernt. Dann wird eine Wärmebehandlung (auch als Nachbacken bezeichnet) durchgeführt. Folglich kann die in 33D dargestellte Isolierschicht 127 ausgebildet werden. Es sei angemerkt, dass die Form der Isolierschicht 127 nicht auf die in 33D dargestellte Form beschränkt ist. Beispielsweise kann die Oberseite der Isolierschicht 127 eine oder mehrere von einer konvexen Oberfläche, einer konkaven Oberfläche und einer flachen Oberfläche aufweisen. Die Isolierschicht 127 kann die Seitenfläche eines Endabschnitts mindestens einer von der Isolierschicht 125, der Opferschicht 118B, der Opferschicht 118G und der Opferschicht 118R bedecken.
  • Als Nächstes wird, wie in 33E dargestellt, eine Ätzbehandlung unter Verwendung der Isolierschicht 127 als Maske durchgeführt, um Abschnitte des Isolierfilms 125f und der Opferschichten 118B, 118G und 118R zu entfernen. Folglich werden Öffnungen in den Opferschichten 118B, 118G und 118R ausgebildet, und die Oberseiten der Schicht 133B, der Schicht 133G, der Schicht 133R und der leitenden Schicht 123 liegen frei. Es sei angemerkt, dass Abschnitte der Opferschichten 118B, 118G und 118R in Positionen, die sich mit den Isolierschichten 127 und 125 überlappen, verbleiben können (siehe Opferschichten 119B, 119G und 119R).
  • Die Ätzbehandlung kann durch ein Trockenätzen oder ein Nassätzen durchgeführt werden. Es sei angemerkt, dass der Isolierfilm 125f vorzugsweise unter Verwendung eines Materials, das demjenigen für die Opferschichten 118B, 118G und 118R ähnlich ist, ausgebildet wird, wobei in diesem Fall die Ätzbehandlung kollektiv durchgeführt werden kann.
  • Wie vorstehend beschrieben, kann verhindert werden, dass eine schlechte Verbindung aufgrund eines unterbrochenen Abschnitts und eine Erhöhung des elektrischen Widerstands aufgrund eines lokal dünnen Abschnitts in der gemeinsamen Schicht 114 und der gemeinsamen Elektrode 115 zwischen den Licht emittierenden Elementen auftreten, indem die Isolierschicht 127, die Isolierschicht 125 und die Opferschichten 118R, 118G und 118B bereitgestellt werden. Daher kann die Anzeigevorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine verbesserte Anzeigequalität aufweisen.
  • Als Nächstes werden die gemeinsame Schicht 114 und die gemeinsame Elektrode 115 in dieser Reihenfolge über der Isolierschicht 127 und den Schichten 133B, 133G und 133R ausgebildet (33F).
  • Die gemeinsame Schicht 114 kann durch ein Verdampfungsverfahren (einschließlich eines Vakuumverdampfungsverfahrens), ein Transferverfahren, ein Druckverfahren, ein Tintenstrahlverfahren, ein Beschichtungsverfahren oder dergleichen ausgebildet werden.
  • Die gemeinsame Elektrode 115 kann beispielsweise durch ein Sputterverfahren oder ein Vakuumverdampfungsverfahren ausgebildet werden. Alternativ können ein Film, der durch ein Verdampfungsverfahren ausgebildet wird, und ein Film, der durch ein Sputterverfahren ausgebildet wird, übereinander angeordnet werden.
  • Wie vorstehend beschrieben, werden die inselförmigen Schichten 133R, 133G und 133B in dem Verfahren zum Herstellen der Anzeigevorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nicht durch Verwendung einer feinen Metallmaske, sondern durch Ausbildung eines Films auf der gesamten Oberfläche und durch Verarbeitung des Films ausgebildet; daher können die inselförmigen Schichten derart ausgebildet werden, dass sie eine gleichmäßige Dicke aufweisen. Demzufolge kann eine hochauflösende Anzeigevorrichtung oder eine Anzeigevorrichtung mit einem hohen Öffnungsverhältnis erhalten werden. Außerdem kann selbst dann, wenn die Auflösung oder das Öffnungsverhältnis hoch ist und der Abstand zwischen den Subpixeln sehr kurz ist, verhindert werden, dass die Schichten 133R, 133G und 133B in den benachbarten Subpixeln miteinander in Kontakt sind. Als Ergebnis kann die Erzeugung eines Leckstroms zwischen den Subpixeln verhindert werden. Dies kann durch Nebensprechen hervorgerufene ungewollte Lichtemission verhindern, so dass eine Anzeigevorrichtung mit sehr hohem Kontrast erhalten werden kann.
  • Die Isolierschicht 127 mit einem sich verjüngenden Abschnitt, die zwischen benachbarten inselförmigen EL-Schichten bereitgestellt wird, kann eine Trennung und einen lokal dünnen Abschnitt, der in der gemeinsamen Elektrode 115 ausgebildet wird, beim Ausbilden der gemeinsamen Elektrode 115 verhindern. Daher kann verhindert werden, dass ein Verbindungsfehler aufgrund eines unterbrochenen Abschnitts und eine Erhöhung des elektrischen Widerstands aufgrund eines lokal dünnen Abschnitts in der gemeinsamen Schicht 114 und der gemeinsamen Elektrode 115 auftreten. Deshalb erzielt die Anzeigevorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sowohl eine hohe Auflösung als auch eine hohe Anzeigequalität.
  • Diese Ausführungsform kann je nach Bedarf mit einer beliebigen der anderen Ausführungsformen kombiniert werden.
  • (Ausführungsform 4)
  • Bei dieser Ausführungsform werden elektronische Geräte von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung anhand von 34A bis 34D, 35A bis 35F und 36A bis 36G beschrieben.
  • Elektronische Geräte bei dieser Ausführungsform werden jeweils mit der Anzeigevorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einem Anzeigeabschnitt bereitgestellt. Die Auflösung und Definition der Anzeigevorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können leicht erhöht werden. Daher kann die Anzeigevorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung für einen Anzeigeabschnitt von verschiedenen elektronischen Geräten verwendet werden.
  • Eine Halbleitervorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann auch auf einen beliebigen anderen Abschnitt eines elektronischen Geräts als einen Anzeigeabschnitt angewendet werden. Beispielsweise wird die Halbleitervorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vorzugsweise für einen Steuerabschnitt oder dergleichen eines elektronischen Geräts verwendet, um einen niedrigeren Stromverbrauch zu ermöglichen.
  • Beispiele für die elektronischen Geräte umfassen eine Digitalkamera, eine digitale Videokamera, einen digitalen Fotorahmen, ein Mobiltelefon, eine tragbare Spielkonsole, ein tragbares Informationsendgerät und eine Audiowiedergabevorrichtung, zusätzlich zu elektronischen Geräten mit einem relativ großen Bildschirm, wie beispielsweise einem Fernsehgerät, Desktop- oder Laptop-PCs, einem Monitor eines Computers und dergleichen, einer Digital Signage und einem großen Spielautomaten, wie z. B. einem Pachinko-Automaten.
  • Insbesondere kann die Anzeigevorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine hohe Auflösung aufweisen und kann daher vorteilhaft für ein elektronisches Gerät mit einem relativ kleinen Anzeigeabschnitt verwendet werden. Beispiele für ein derartiges elektronisches Gerät umfassen Informationsendgeräte in Form einer Armbanduhr und eines Armreifs (tragbare Vorrichtungen) und tragbare Vorrichtungen, die am Kopf getragen werden können, wie z. B. eine VR-Vorrichtung, wie ein Head-Mounted Display, eine brillenartige AR-Vorrichtung und eine MR-Vorrichtung.
  • Die Definition der Anzeigevorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorzugsweise so hoch wie HD (Anzahl der Pixel: 1280 × 720), FHD (Anzahl der Pixel: 1920 × 1080), WQHD (Anzahl der Pixel: 2560 × 1440), WQXGA (Anzahl der Pixel: 2560 × 1600), 4K (Anzahl der Pixel: 3840 × 2160) oder 8K (Anzahl der Pixel: 7680 × 4320). Im Besonderen wird eine Definition von 4K, 8K oder höher bevorzugt. Die Pixeldichte (Auflösung) der Anzeigevorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist bevorzugt 100 ppi oder höher, bevorzugter 300 ppi oder höher, noch bevorzugter 500 ppi oder höher, sogar noch bevorzugter 1000 ppi oder höher, sogar noch bevorzugter 2000 ppi oder höher, sogar noch bevorzugter 3000 ppi oder höher, sogar noch bevorzugter 5000 ppi oder höher, sogar noch bevorzugter 7000 ppi oder höher. Die Verwendung der Anzeigevorrichtung mit einer derartigen hohen Definition und/oder einer derartigen hohen Auflösung kann ferner einen realistischen Eindruck, eine Tiefenwahrnehmung und dergleichen erhöhen. Es gibt keine besondere Beschränkung bezüglich des Bildschirmverhältnisses (Seitenverhältnisses) der Anzeigevorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Beispielsweise ist die Anzeigevorrichtung mit verschiedenen Bildschirmverhältnissen, wie z. B. 1:1 (ein Quadrat), 4:3, 16:9 und 16:10, kompatibel.
  • Das elektronische Gerät bei dieser Ausführungsform kann einen Sensor (einen Sensor mit einer Funktion zum Erfassen, zum Erkennen oder zum Messen von Kraft, Verschiebung, Position, Geschwindigkeit, Beschleunigung, Winkelgeschwindigkeit, Drehzahl, Abstand, Licht, Flüssigkeit, Magnetismus, Temperatur, einer chemischen Substanz, Ton, Zeit, Härte, elektrischem Feld, Strom, Spannung, elektrischer Leistung, Strahlung, Durchflussrate, Feuchtigkeit, Steigungsgrad, Schwingung, eines Geruchs oder Infrarotstrahlen) umfassen.
  • Das elektronische Gerät bei dieser Ausführungsform kann verschiedene Funktionen aufweisen. Beispielsweise kann das elektronische Gerät bei dieser Ausführungsform eine Funktion zum Anzeigen verschiedener Informationen (eines Standbildes, eines bewegten Bildes, eines Textbildes und dergleichen) auf dem Anzeigeabschnitt, eine Touchscreen-Funktion, eine Funktion zum Anzeigen eines Kalenders, des Datums, der Zeit und dergleichen, eine Funktion zum Ausführen diverser Arten von Softwares (Programmen), eine drahtlose Kommunikationsfunktion und eine Funktion zum Lesen eines Programms oder der Daten, das/die in einem Speichermedium gespeichert ist/sind, aufweisen.
  • Beispiele für am Kopf montierte tragbare Vorrichtungen werden anhand von 34A bis 34D beschrieben. Die tragbaren Vorrichtungen weist mindestens eine von einer Funktion zum Anzeigen von AR-Inhalten, einer Funktion zum Anzeigen von VR-Inhalten, einer Funktion zum Anzeigen von SR-Inhalten und einer Funktion zum Anzeigen von MR-Inhalten auf. Das elektronische Gerät mit einer Funktion zum Anzeigen von Inhalten von mindestens einer von AR, VR, SR, MR und dergleichen ermöglicht dem Benutzer, ein höheres Immersionsniveau zu erleben.
  • Ein in 34A dargestelltes elektronisches Gerät 700A und ein in 34B dargestelltes elektronisches Gerät 700B umfassen jeweils ein Paar von Anzeigefeldern 751, ein Paar von Gehäusen 721, einen Kommunikationsabschnitt (nicht dargestellt), ein Paar von zu tragenden Abschnitten 723, einen Steuerabschnitt (nicht dargestellt), einen Abbildungsabschnitt (nicht dargestellt), ein Paar von optischen Bauelementen 753, einen Rahmen 757 und ein Paar von Nasenpads 758.
  • Die Anzeigevorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann für die Anzeigefelder 751 verwendet werden. Daher können die elektronischen Geräte eine ultrahochauflösende Anzeige durchführen.
  • Die elektronischen Geräte 700A und 700B können jeweils Bilder, die auf den Anzeigefeldern 751 angezeigt werden, auf Anzeigebereiche 756 der optischen Bauelemente 753 projizieren. Da die optischen Bauelemente 753 eine Lichtdurchlässigkeitseigenschaft aufweisen, kann der Benutzer auf den Anzeigebereichen angezeigte Bilder sehen, die durch die optischen Bauelemente 753 betrachtete Transmissionsbilder überlagern. Folglich sind die elektronischen Geräte 700A und 700B elektronische Geräte, die eineAR-Anzeige ermöglichen.
  • In den elektronischen Geräten 700A und 700B kann eine Kamera, die Bilder auf der Vorderseite aufnehmen kann, als Abbildungsabschnitt bereitgestellt werden. Des Weiteren kann dann, wenn die elektronischen Geräte 700A und 700B mit einem Beschleunigungssensor, wie z. B. einem Gyroskopsensor, bereitgestellt werden, die Orientierung des Kopfes des Benutzers erfasst werden und ein der Orientierung entsprechendes Bild kann auf den Anzeigebereichen 756 angezeigt werden.
  • Der Kommunikationsabschnitt umfasst eine drahtlose Kommunikationsvorrichtung, und beispielsweise können ein Videosignal und dergleichen von der drahtlosen Kommunikationsvorrichtung zugeführt werden. Anstelle der drahtlosen Kommunikationsvorrichtung oder zusätzlich dazu kann ein Verbindungselement, das mit einem Kabel zum Zuführen eines Videosignals und eines Stromversorgungspotentials verbunden sein kann, bereitgestellt werden.
  • Die elektronischen Geräte 700A und 700B sind jeweils mit einer Batterie bereitgestellt, so dass sie drahtlos und/oder drahtgebunden aufgeladen werden können.
  • Ein Berührungssensormodul kann in dem Gehäuse 721 bereitgestellt werden. Das Berührungssensormodul weist eine Funktion zum Erkennen einer Berührung an der Außenseite der Gehäuse 721 auf. Indem eine Tippen-Bedienung, eine Gleiten-Bedienung oder dergleichen von dem Benutzer mit dem Berührungssensormodul erkannt wird, werden verschiedene Arten von Verarbeitungen ermöglicht. Beispielsweise kann ein Video durch ein Tippen-Bedienung pausiert oder wiederaufgenommen werden, und es kann durch eine Gleiten-Bedienung schnell vorgespult oder schnell zurückgespult werden. Wenn das Berührungssensormodul wird in jeder der zwei Gehäuse 721 bereitgestellt, können die Bedienungsmöglichkeiten der Operation vergrößert werden.
  • Verschiedene Berührungssensoren können auf das Berührungssensormodul angewendet werden. Beispielsweise kann eines von Berührungssensoren der folgenden Typen verwendet werden: ein kapazitiver Typ, ein resistiver Typ, ein Infrarot-Typ, ein elektromagnetischer Induktions-Typ, ein oberflächenakkustischer Wellen-Typ und ein optischer Typ. Insbesondere wird ein kapazitiver Sensor oder ein optischer Sensor vorzugsweise für das Berührungssensormodul verwendet.
  • In dem Fall, in dem ein optischer Berührungssensor verwendet wird, kann ein photoelektrisches Umwandlungselement als Licht empfangendes Element verwendet werden. Ein anorganischer Halbleiter und/oder ein organischer Halbleiter können für eine Aktivschicht des photoelektrischen Umwandlungselements verwendet werden.
  • Ein in 34C dargestelltes elektronisches Gerät 800A und ein in 34D dargestelltes elektronisches Gerät 800B umfassen jeweils ein Paar von Anzeigeabschnitten 820, ein Gehäuse 821, einen Kommunikationsabschnitt 822, ein Paar von zu tragenden Abschnitten 823, einen Steuerabschnitt 824, ein Paar von Abbildungsabschnitten 825 und ein Paar von Linsen 832.
  • Die Anzeigevorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann in den Anzeigeabschnitten 820 verwendet werden. Daher können die elektronischen Geräte eine ultrahochauflösende Anzeige durchführen. Derartige elektronische Geräte vermitteln dem Benutzer ein hohes Immersionsgefühl.
  • Die Anzeigeabschnitte 820 sind innerhalb des Gehäuses 821 derart positioniert, dass sie durch die Linsen 832 gesehen werden. Wenn das Paar von Anzeigeabschnitten 820 unterschiedliche Bilder anzeigen, kann eine dreidimensionale Anzeige unter Verwendung einer Parallaxe durchgeführt werden.
  • Die elektronischen Geräte 800A und 800B können als elektronische Geräte für VR angesehen werden. Der Benutzer, der das elektronische Gerät 800A oder das elektronische Gerät 800B trägt, kann auf den Anzeigeabschnitten 820 angezeigte Bilder durch die Linsen 832 sehen.
  • Die elektronischen Geräte 800A und 800B weisen vorzugsweise einen Mechanismus zum Anpassen der lateralen Positionen der Linsen 832 und der Anzeigeabschnitte 820 auf, so dass die Linsen 832 und die Anzeigeabschnitte 820 optimal je nach den Positionen der Augen des Benutzers positioniert sind. Außerdem umfassen die elektronischen Geräte 800A und 800B vorzugsweise einen Mechanismus zum Anpassen des Fokus durch Ändern des Abstands zwischen den Linsen 832 und den Anzeigeabschnitten 820.
  • Das elektronische Gerät 800A oder das elektronische Gerät 800B kann mit den zu tragenden Abschnitten 823 auf dem Kopf des Benutzers montiert werden. 34C und dergleichen stellen Beispiele dar, in denen der zu tragende Abschnitt 823 eine Form wie einen Bügel von Brillen aufweist; jedoch ist eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nicht darauf beschränkt. Der zu tragende Abschnitt 823 kann eine beliebige Form, mit der der Benutzer das elektronische Gerät tragen kann, wie z. B. eine Form eines Helms oder eines Bandes, aufweisen.
  • Der Abbildungsabschnitt 825 weist eine Funktion zum Erhalten von Informationen über die Außenumgebung auf. Durch den Abbildungsabschnitt 825 erhaltene Daten können an den Anzeigeabschnitt 820 ausgegeben werden. Ein Bildsensor kann für den Abbildungsabschnitt 825 verwendet werden. Außerdem kann eine Vielzahl von Kameras bereitgestellt werden, um eine Vielzahl von Sichtfeldern, wie z. B. ein Teleskop-Sichtfeld und ein Weitwinkel-Sichtfeld, zu umfassen.
  • Obwohl ein Beispiel, in dem der Abbildungsabschnitt 825 bereitgestellt wird, hier gezeigt, muss lediglich ein Entfernungssensor (nachstehend auch als Erfassungsabschnitt bezeichnet), der einen Abstand zwischen dem Benutzer und einem Objekt messen kann, bereitgestellt werden. Mit anderen Worten: Der Abbildungsabschnitt 825 ist eine Ausführungsform des Erfassungsabschnitts. Als Erfassungsabschnitt kann beispielsweise ein Bildsensor oder ein Entfernungsbildsensor, wie z. B. ein LiDAR- (light detection and ranging) Sensor, verwendet werden. Durch Verwendung von durch die Kamera erhaltenen Bildern und durch den Entfernungsbildsensor enthaltenen Bildern können mehr Informationen erhalten werden und wird eine Gestenoperation mit höherer Genauigkeit ermöglicht.
  • Das elektronische Gerät 800A kann einen Vibrationsmechanismus, der als Knochenleitungs-Ohrhörer dient, aufweisen. Beispielsweise kann mindestens eines von dem Anzeigeabschnitt 820, dem Gehäuse 821 und dem zu tragenden Abschnitt 823 den Vibrationsmechanismus umfassen. Daher kann der Benutzer Bilder und Töne nur durch Tragen des elektronischen Geräts 800A genießen, ohne eine Audiovorrichtung, wie z. B. Kopfhörer, Ohrhörer oder einen Lautsprecher, zusätzlich zu erfordern.
  • Die elektronischen Geräte 800A und 800B können jeweils einen Eingangsanschluss umfassen. Mit dem Eingangsanschluss kann ein Kabel zum Zuführen eines Videosignals von einer Videoausgabevorrichtung oder dergleichen, des Stroms zum Laden der in dem elektronischen Gerät bereitgestellten Batterie und dergleichen verbunden sein.
  • Das elektronische Gerät einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann eine Funktion zur Durchführung der drahtlosen Kommunikation mit Ohrhörern 750 aufweisen. Die Ohrhörer 750 umfassen einen Kommunikationsabschnitt (nicht dargestellt) und weisen eine drahtlose Kommunikationsfunktion auf. Die Ohrhörer 750 können mit der drahtlosen Kommunikationsfunktion Informationen (z. B. Audiodaten) von dem elektronischen Gerät empfangen. Beispielsweise weist das elektronische Gerät 700A in 34A eine Funktion zum Übertragen von Informationen auf die Ohrhörer 750 mit der drahtlosen Kommunikationsfunktion auf. Als weiteres Beispiel weist das elektronische Gerät 800A in 34C eine Funktion zum Übertragen von Informationen auf die Ohrhörer 750 mit der drahtlosen Kommunikationsfunktion auf.
  • Das elektronische Gerät kann einen Ohrhörerabschnitt umfassen. Das elektronische Gerät 700B in 34B umfasst Ohrhörerabschnitte 727. Beispielsweise kann der Ohrhörerabschnitt 727 über eine Leitung mit dem Steuerabschnitt verbunden sein. Ein Teil einer Leitung, die den Ohrhörerabschnitt 727 und den Steuerabschnitt verbindet, kann innerhalb des Gehäuses 721 oder des Befestigungsabschnitts 723 positioniert sein.
  • In ähnlicher Weise umfasst das elektronische Gerät 800B in 34D Ohrhörerabschnitte 827. Beispielsweise kann der Ohrhörerabschnitt 827 über eine Leitung mit dem Steuerabschnitt 824 verbunden sein. Ein Teil einer Leitung, die den Ohrhörerabschnitt 827 und den Steuerabschnitt 824 verbindet, kann innerhalb des Gehäuses 821 oder des Befestigungsabschnitts 823 positioniert sein. Alternativ können die Ohrhörerabschnitte 827 und die Befestigungsabschnitte 823 Magnete umfassen. Dies wird bevorzugt, da die Ohrhörerabschnitte 827 durch eine Magnetkraft an den Befestigungsabschnitten 823 befestigt werden können und daher leicht aufbewahrt werden können.
  • Das elektronische Gerät kann einen Audioausgabeanschluss umfassen, mit dem Ohrhörer, Kopfhörer oder dergleichen angeschlossen sein können. Das elektronische Gerät kann einen Audioeingabeanschluss und/oder einen Audioeingabemechanismus umfassen. Als Audioeingabemechanismus kann beispielsweise eine Tonauffangvorrichtung, wie z. B. ein Mikrofon, verwendet werden. Das elektronische Gerät kann eine Funktion eines Headsets aufweisen, indem es den Audioeingabemechanismus umfasst.
  • Wie vorstehend beschrieben, werden sowohl die brillenartige Vorrichtung (z. B. die elektronischen Geräte 700A und 700B) als auch die schutzbrillenartige Vorrichtung (z. B. die elektronischen Geräte 800A und 800B) als elektronisches Gerät einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bevorzugt.
  • Das elektronische Gerät einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann drahtgebunden oder drahtlos Informationen auf die Ohrhörer übertragen.
  • Ein in 35A dargestelltes elektronisches Gerät 6500 ist ein tragbares Informationsendgerät, das als Smartphone verwendet werden kann.
  • Das elektronische Gerät 6500 umfasst ein Gehäuse 6501, einen Anzeigeabschnitt 6502, einen Einschaltknopf 6503, Knöpfe 6504, einen Lautsprecher 6505, ein Mikrofon 6506, eine Kamera 6507, eine Lichtquelle 6508 und dergleichen. Der Anzeigeabschnitt 6502 weist eine Touchscreen-Funktion auf.
  • Die Anzeigevorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann in dem Anzeigeabschnitt 6502 verwendet werden.
  • 35B ist eine schematische Querschnittsansicht, die einen Endabschnitt des Gehäuses 6501 auf der Seite des Mikrofons 6506 umfasst.
  • Ein Schutzteil 6510 mit einer Lichtdurchlässigkeitseigenschaft wird auf der Seite der Anzeigeoberfläche des Gehäuse 6501 bereitgestellt. Ein Anzeigefeld 6511, ein optisches Bauelement 6512, ein Berührungssensor-Panel 6513, eine gedruckte Leiterplatte 6517, eine Batterie 6518 und dergleichen werden in einem Raum bereitgestellt, der von dem Gehäuse 6501 und dem Schutzteil 6510 umgeben wird.
  • Das Anzeigefeld 6511, das optische Bauelement 6512 und das Berührungssensor-Panel 6513 sind mit einer Klebeschicht (nicht dargestellt) an dem Schutzteil 6510 befestigt.
  • Ein Teil des Anzeigefeldes 6511 ist in einem Bereich außerhalb des Anzeigeabschnitts 6502 zurückgeklappt, und eine FPC 6515 ist mit dem Teil, der zurückgeklappt ist, verbunden. Eine IC 6516 ist auf der FPC 6515 montiert. Die FPC 6515 ist mit einem Anschluss, der auf der gedruckten Leiterplatte 6517 bereitgestellt ist, verbunden.
  • Ein flexibles Anzeigefeld einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann als Anzeigefeld 6511 verwendet werden. In diesem Fall kann ein sehr leichtes elektronisches Gerät erhalten werden. Da das Anzeigefeld 6511 sehr dünn ist, kann die Batterie 6518 mit hoher Kapazität montiert werden, ohne dass dabei die Dicke des elektronischen Geräts erhöht wird. Außerdem ist ein Teil des Anzeigefeldes 6511 zurückgeklappt, so dass ein Verbindungsabschnitt mit der FPC 6515 auf der Rückseite des Pixelabschnitts bereitgestellt wird, wodurch ein elektronisches Gerät mit einem schmalen Rahmen erhalten werden kann.
  • 35C stellt ein Beispiel für ein Fernsehgerät dar. Bei einem Fernsehgerät 7100 ist ein Anzeigeabschnitt 7000 in einem Gehäuse 7101 eingebaut. Hier wird das Gehäuse 7101 von einem Fuß 7103 getragen.
  • Die Anzeigevorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann in dem Anzeigeabschnitt 7000 verwendet werden.
  • Eine Bedienung des in 35C dargestellten Fernsehgeräts 7100 kann mit einem in dem Gehäuse 7101 bereitgestellten Bedienungsschalter und einer separaten Fernbedienung 7111 durchgeführt werden. Alternativ kann der Anzeigeabschnitt 7000 einen Berührungssensor umfassen, und das Fernsehgerät 7100 kann durch Berührung des Anzeigeabschnitts 7000 mit einem Finger oder dergleichen bedient werden. Die Fernbedienung 7111 kann mit einem Anzeigeabschnitt zum Anzeigen von Informationen, die von der Fernbedienung 7111 ausgegeben werden, bereitgestellt werden. Durch Bedientasten oder einen Touchscreen in der Fernbedienung 7111 können die Fernsehsender und die Lautstärke gesteuert werden, und Videos, die auf dem Anzeigeabschnitt 7000 angezeigt werden, können gesteuert werden.
  • Es sei angemerkt, dass das Fernsehgerät 7100 einen Empfänger, ein Modem und dergleichen umfasst. Mit dem Empfänger kann allgemeiner Fernsehrundfunk empfangen werden. Wenn das Fernsehgerät über das Modem drahtgebunden oder drahtlos mit einem Kommunikationsnetzwerk verbunden ist, kann eine unidirektionale (von einem Sender zu einem Empfänger) oder eine bidirektionale (z. B. zwischen einem Sender und einem Empfänger oder zwischen Empfängern) Datenkommunikation durchgeführt werden.
  • 35D stellt ein Beispiel für einen Notebook-PC dar. Der Notebook-PC 7200 umfasst ein Gehäuse 7211, eine Tastatur 7212, eine Zeigevorrichtung 7213, einen externen Verbindungsanschluss 7214 und dergleichen. In dem Gehäuse 7211 ist der Anzeigeabschnitt 7000 eingebaut.
  • Die Anzeigevorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann in dem Anzeigeabschnitt 7000 verwendet werden.
  • 35E und 35F stellen Beispiele für Digital Signage dar.
  • Eine in 35E dargestellte Digital Signage 7300 umfasst ein Gehäuse 7301, den Anzeigeabschnitt 7000, einen Lautsprecher 7303 und dergleichen. Die Digital Signage 7300 kann auch eine LED-Lampe, eine Bedienungstaste (einschließlich eines Netzschalters oder eines Bedienungsschalters), einen Verbindungsanschluss, verschiedene Sensoren, ein Mikrofon und dergleichen umfassen.
  • 35F stellt eine Digital Signage 7400 dar, die an einer zylindrischen Säule 7401 angebracht ist. Die Digital Signage 7400 umfasst den Anzeigeabschnitt 7000, der entlang einer gekrümmten Oberfläche der Säule 7401 bereitgestellt ist.
  • Die Anzeigevorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann in dem Anzeigeabschnitt 7000 verwendet werden, der in jeder der 35E und 35F dargestellt wird.
  • Eine größere Fläche des Anzeigeabschnitts 7000 kann die Menge an Informationen, die auf einmal bereitgestellt werden können, erhöhen. Der größere Anzeigeabschnitt 7000 erregt mehr Aufmerksamkeit, so dass z. B. die Effektivität der Werbung erhöht werden kann.
  • Ein Touchscreen wird vorzugsweise in dem Anzeigeabschnitt 7000 verwendet, wobei in diesem Fall zusätzlich zu einer Anzeige eines Bildes oder eines bewegten Bildes auf dem Anzeigeabschnitt 7000 eine intuitive Bedienung von einem Benutzer möglich ist. Außerdem kann für eine Anwendung zur Lieferung von Informationen, wie z. B. Routeninformationen oder Verkehrsinformationen, die Benutzerfreundlichkeit durch intuitive Bedienung verbessert werden.
  • Wie in 35E und 35F dargestellt, ist es vorzuziehen, dass die Digital Signage 7300 oder die Digital Signage 7400 mit einem Informationsendgerät 7311 oder einem Informationsendgerät 7411, wie z. B. einem Smartphone, das ein Benutzer besitzt, durch drahtlose Kommunikation interagieren kann. Beispielsweise können Informationen einer auf dem Anzeigeabschnitt 7000 angezeigten Werbung auf einem Bildschirm des Informationsendgeräts 7311 oder des Informationsendgeräts 7411 angezeigt werden. Durch die Bedienung des Informationsendgeräts 7311 oder des Informationsendgeräts 7411 kann eine Anzeige auf dem Anzeigeabschnitt 7000 umgeschaltet werden.
  • Es ist möglich, die Digital Signage 7300 oder die Digital Signage 7400 dazu zu bringen, ein Spiel unter Verwendung des Bildschirms des Informationsendgeräts 7311 oder des Informationsendgeräts 7411 als Bedienmittel (Controller) auszuführen. Somit kann eine unbestimmte Anzahl von Benutzern gleichzeitig am Spiel teilnehmen und es genießen.
  • Die in 36A bis 36G dargestellten elektronischen Geräte umfassen ein Gehäuse 9000, einen Anzeigeabschnitt 9001, einen Lautsprecher 9003, eine Bedienungstaste 9005 (einschließlich eines Netzschalters oder eines Bedienungsschalters), einen Verbindungsanschluss 9006, einen Sensor 9007 (einen Sensor mit einer Funktion zum Erfassen, zum Erkennen oder zum Messen von Kraft, Verschiebung, Position, Geschwindigkeit, Beschleunigung, Winkelgeschwindigkeit, Drehzahl, Abstand, Licht, Flüssigkeit, Magnetismus, Temperatur, einer chemischen Substanz, Ton, Zeit, Härte, elektrischem Feld, Strom, Spannung, elektrischer Leistung, Strahlung, Durchflussrate, Feuchtigkeit, Steigungsgrad, Oszillation, eines Geruchs oder Infrarotstrahlen), ein Mikrofon 9008 und dergleichen.
  • In 36A bis 36G kann die Anzeigevorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in dem Anzeigeabschnitt 9001 verwendet werden.
  • Die in 36A bis 36G dargestellten elektronischen Geräte weisen verschiedene Funktionen auf. Beispielsweise können die elektronischen Geräte eine Funktion zum Anzeigen verschiedener Informationen (z. B. eines Standbildes, eines bewegten Bildes, eines Textbildes und dergleichen) auf dem Anzeigeabschnitt, eine Touchscreen-Funktion, eine Funktion zum Anzeigen eines Kalenders, des Datums, der Zeit und dergleichen, eine Verarbeitungssteuerfunktion unter Verwendung der diversen Arten von Softwares (Programmen), eine drahtlose Kommunikationsfunktion und eine Funktion zum Lesen und Verarbeiten eines Programms oder der Daten, das/die in einem Speichermedium gespeichert ist/sind, aufweisen. Es sei angemerkt, dass die Funktionen der elektronischen Geräte nicht darauf beschränkt sind und die elektronischen Geräte verschiedene Funktionen aufweisen können. Die elektronischen Geräte können eine Vielzahl von Anzeigeabschnitten umfassen. Die elektronischen Geräte können mit einer Kamera oder dergleichen bereitgestellt werden und eine Funktion zum Aufnehmen eines Standbildes oder eines bewegten Bildes, eine Funktion zum Speichern des aufgenommenen Bildes in einem Speichermedium (einem externen Speichermedium oder einem Speichermedium, das in der Kamera eingebaut ist), eine Funktion zum Anzeigen des aufgenommenen Bildes auf dem Anzeigeabschnitt und dergleichen aufweisen.
  • Im Folgenden werden die elektronischen Geräte in 36A bis 36G ausführlich beschrieben.
  • 36A ist eine perspektivische Ansicht eines tragbaren Informationsendgeräts 9101. Beispielsweise kann das tragbare Informationsendgerät 9101 als Smartphone verwendet werden. Das tragbare Informationsendgerät 9101 kann den Lautsprecher 9003, den Verbindungsanschluss 9006, den Sensor 9007 oder dergleichen umfassen. Das tragbare Informationsendgerät 9101 kann Schriftzeichen und Bildinformationen auf seiner Vielzahl von Oberflächen anzeigen. 36A stellt ein Beispiel dar, in dem drei Icons 9050 angezeigt werden. Außerdem können Informationen 9051, die durch gestrichelte Rechtecke dargestellt werden, auf einer anderen Oberfläche des Anzeigeabschnitts 9001 angezeigt werden. Beispiele für die Informationen 9051 umfassen eine Mitteilung der Ankunft einer E-Mail, einer SNS-Nachricht oder eines eingehenden Anrufs, den Betreff und den Absender einer E-Mail, einer SNS-Nachricht oder dergleichen, das Datum, die Zeit, die verbleibende Batterieleistung und die Intensität einer Radiowelle. Alternativ kann das Icon 9050 oder dergleichen an der Stelle angezeigt werden, an der die Informationen 9051 angezeigt werden.
  • 36B ist eine perspektivische Ansicht eines tragbaren Informationsendgeräts 9102. Das tragbare Informationsendgerät 9102 weist eine Funktion zum Anzeigen von Informationen auf drei oder mehr Oberflächen des Anzeigeabschnitts 9001 auf. Hier werden Informationen 9052, Informationen 9053 und Informationen 9054 auf unterschiedlichen Oberflächen angezeigt. Beispielsweise kann der Benutzer des tragbaren Informationsendgeräts 9102 die Informationen 9053 checken, die derart angezeigt werden, dass sie von oberhalb des tragbaren Informationsendgeräts 9102 aus eingesehen werden können, wobei das tragbare Informationsendgerät 9102 in einer Brusttasche seines Kleidungsstücks aufbewahrt wird. Beispielsweise kann der Benutzer die Anzeige sehen, ohne das tragbare Informationsendgerät 9102 aus der Tasche zu nehmen, und er kann entscheiden, ob er den Anruf annimmt.
  • 36C ist eine perspektivische Ansicht eines Tablet-Endgeräts 9103. Das Tablet-Endgerät 9103 ist beispielsweise geeignet zum Ausführen verschiedener Applikationen, wie z. B. Mobiltelefongesprächen, das Verschicken und Empfangen von E-Mails, das Ansehen und Bearbeiten von Texten, das Wiedergeben von Musik, Internet-Kommunikation und ein Computerspiel. Das Tablet-Endgerät 9103 umfasst den Anzeigeabschnitt 9001, die Kamera 9002, das Mikrofon 9008 und den Lautsprecher 9003 an der Vorderseite des Gehäuses 9000; die Bedienungstasten 9005 als Knöpfe zur Bedienung an der linken Seitenfläche des Gehäuses 9000; und den Verbindungsanschluss 9006 an der Unterseite des Gehäuses 9000.
  • 36D ist eine perspektivische Ansicht eines tragbaren Informationsendgeräts 9200 in Form einer Armbanduhr. Das tragbare Informationsendgerät 9200 kann beispielsweise als Smartwatch (eingetragenes Markenzeichen) verwendet werden. Die Anzeigeoberfläche des Anzeigeabschnitts 9001 ist gekrümmt, und ein Bild kann auf der gekrümmten Anzeigeoberfläche angezeigt werden. Ferner kann gegenseitige Kommunikation zwischen dem tragbaren Informationsendgerät 9200 und z. B. einem Headset, das für drahtlose Kommunikation geeignet ist, durchgeführt werden, und daher ist Freisprech-Telefonate möglich. Das tragbare Informationsendgerät 9200 kann mithilfe des Verbindungsanschlusses 9006 eine gegenseitige Datenübertragung mit einem anderen Informationsendgerät und ein Laden durchführen. Es sei angemerkt, dass der Ladevorgang durch drahtlose Energieversorgung erfolgen kann.
  • 36E bis 36G sind perspektivische Ansichten eines klappbaren, tragbaren Informationsendgeräts 9201. 36E ist eine perspektivische Ansicht, die das tragbare Informationsendgerät 9201 darstellt, das geöffnet ist. 36G ist eine perspektivische Ansicht, die das tragbare Informationsendgerät 9201 darstellt, das zusammengeklappt ist. 36F ist eine perspektivische Ansicht, die das tragbare Informationsendgerät 9201 darstellt, das von einem der Zustände in 36E und 36G in den anderen versetzt wird. Das tragbare Informationsendgerät 9201 ist im zusammengeklappten Zustand sehr gut tragbar und ist im aufgeklappten Zustand auf Grund eines übergangslosen großen Anzeigebereichs in hohem Maße durchsuchbar. Der Anzeigeabschnitt 9001 des tragbaren Informationsendgeräts 9201 wird von drei Gehäusen 9000 getragen, die durch Gelenke 9055 miteinander verbunden sind. Beispielsweise kann der Anzeigeabschnitt 9001 mit einem Krümmungsradius von größer als oder gleich 0,1 mm und kleiner als oder gleich 150 mm zusammengeklappt werden.
  • Diese Ausführungsform kann je nach Bedarf mit einer beliebigen der anderen Ausführungsformen kombiniert werden.
  • [Beispiel 1]
  • In diesem Beispiel wurden Transistoren von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung hergestellt und ausgewertet, und die Auswertungsergebnisse werden beschrieben.
  • Die in diesem Beispiel hergestellten Transistoren wiesen jeweils eine Struktur auf, die der Struktur des Transistors 100 in 1A bis 1C und dergleichen entspricht. Insbesondere wurden die leitende Schicht 112a, die Isolierschicht 110 (die Isolierschichten 110a, 110b, 110c, 110d und 110e), die leitende Schicht 112b, die Halbleiterschicht 108, die Isolierschicht 106 und die leitende Schicht 104 über einem Substrat ausgebildet. Ferner wurde eine Isolierschicht (nicht gezeigt), die den Transistor bedeckt, ausgebildet.
  • In diesem Beispiel wurden zwei Arten von Transistoren hergestellt, die sich durch das Material der Halbleiterschicht 108 voneinander unterscheiden. Insbesondere wurden Transistoren A, in denen jeweils ein In-Ga-Zn-Oxid-Film für die Halbleiterschicht 108 verwendet wurde, und Transistoren B, in denen jeweils ein In-Zn-Oxid-Film für die Halbleiterschicht 108 verwendet wurde, in diesem Beispiel hergestellt.
  • Das Herstellungsverfahren der Transistoren wird anhand von 20A1 bis 24B2 nachstehend ausführlich beschrieben.
  • Zuerst wurde ein ungefähr 100 nm dicker ITSO-Film über einem Glassubstrat (entsprechend dem Substrat 102) durch ein Sputterverfahren ausgebildet und verarbeitet, so dass die leitende Schicht 112a ausgebildet wurde (20A1 und 20A2).
  • Anschließend wurden die Isolierfilme 110af, 110bf und 110cf in dieser Reihenfolge über dem Substrat 102 und der leitenden Schicht 112a ausgebildet (20B1 und 20B2).
  • Als Isolierfilm 110af wurde ein ungefähr 70 nm dicker Siliziumnitridfilm durch ein PECVD-Verfahren ausgebildet. Insbesondere wurde der Isolierfilm 110af unter den Bedingungen ausgebildet, unter denen die Durchflussraten eines SiH4-Gases, eines N2-Gases und eines NH3-Gases 200 sccm, 2000 sccm bzw. 2000 sccm waren, der Druck 200 Pa war, die Leistung 2000 W war und die Substrattemperatur 350 °C war.
  • Als Isolierfilm 110bf wurde ein ungefähr 100 nm dicker Siliziumnitridfilm durch ein PECVD-Verfahren ausgebildet. Insbesondere wurde der Isolierfilm 110bf unter den Bedingungen ausgebildet, unter denen die Durchflussraten eines SiH4-Gases und eines N2-Gases 40 sccm bzw. 1000 sccm waren, der Druck 100 Pa war, die Leistung 400 W war und die Substrattemperatur 350 °C war.
  • Wie vorstehend beschrieben, wurde ein NH3-Gas für die Ausbildung des Isolierfilms 110af aber nicht für die Ausbildung des Isolierfilms 110bf verwendet; d. h., dass der Isolierfilm 110af unter den derartigen Bedingungen ausgebildet wurde, dass der Isolierfilm 110af einen höheren Wasserstoffgehalt als der Isolierfilm 110bf aufwies.
  • Als Isolierfilm 110cf wurde ein ungefähr 500 nm dicker Siliziumoxynitridfilm durch ein PECVD-Verfahren ausgebildet. Insbesondere wurde der Isolierfilm 110cf unter den Bedingungen ausgebildet, unter denen die Durchflussraten eines SiH4-Gases und eines N2O-Gases 200 sccm bzw. 6000 sccm waren, der Druck 200 Pa war, die Leistung 1200 W war und die Substrattemperatur 350 °C war.
  • Dann wurde ein ungefähr 5 nm dicker In-Ga-Zn-Oxid-Film als Metalloxidschicht 149 über dem Isolierfilm 110cf ausgebildet (21A1 und 21A2). Der In-Ga-Zn-Oxid-Film wurde durch ein Sputterverfahren unter Verwendung eines Metalloxidtargets, dessen Atomverhältnis In: Ga: Zn = 4:2:3 war, mit einem Sauerstoff-Durchflussratenverhältnis von 100 % und bei einer Substrattemperatur von 130 °C ausgebildet. Nach der Ausbildung des In-Ga-Zn-Oxid-Films wurde eine Plasmabehandlung in einer Sauerstoff enthaltenden Atmosphäre durchgeführt (Behandlungszeit: 300 Sekunden). Anschließend wurde die Metalloxidschicht 149 durch ein Nassätzverfahren entfernt.
  • Dann wurden die Isolierfilme 110df und 110ef über dem Isolierfilm 110cf ausgebildet (21B1 und 21B2).
  • Als Isolierfilm 110df wurde ein ungefähr 50 nm dicker Siliziumnitridfilm durch ein PECVD-Verfahren ausgebildet. Insbesondere wurde der Isolierfilm 110df unter den Bedingungen ausgebildet, unter denen die Durchflussraten eines SiH4-Gases und eines N2-Gases 40 sccm bzw. 1000 sccm waren, der Druck 100 Pa war, die Leistung 400 W war und die Substrattemperatur 350 °C war.
  • Als Isolierfilm 110ef wurde ein ungefähr 100 nm dicker Siliziumnitridfilm durch ein PECVD-Verfahren ausgebildet. Insbesondere wurde der Isolierfilm 110ef unter den Bedingungen ausgebildet, unter denen die Durchflussraten eines SiH4-Gases, eines N2-Gases und eines NH3-Gases 200 sccm, 2000 sccm bzw. 2000 sccm waren, der Druck 200 Pa war, die Leistung 2000 W war und die Substrattemperatur 350 °C war.
  • Wie vorstehend beschrieben, wurde ein NH3-Gas für die Ausbildung des Isolierfilms 110ef aber nicht für die Ausbildung des Isolierfilms 110df verwendet, d. h., dass der Isolierfilm 110ef unter den derartigen Bedingungen ausgebildet wurde, dass der Isolierfilm 110ef einen höheren Wasserstoffgehalt als der Isolierfilm 110df aufwies.
  • Anschließend wurde ein ungefähr 100 nm dicker ITSO-Film durch ein Sputterverfahren über dem Isolierfilm 110df ausgebildet (siehe den leitenden Film 112f in 22A1 und 22A2) und wurde verarbeitet, so dass die leitende Schicht 112B ausgebildet wurde (22B1 und 22B2).
  • Dann wurde die leitende Schicht 112B durch ein Nassätzverfahren verarbeitet, so dass die leitende Schicht 112b, die die Öffnung 143 aufweist, ausgebildet wurde. Des Weiteren wurden die Isolierfilme 110af, 110bf, 110cf, 110df und 110ef durch ein Trockenätzverfahren verarbeitet, so dass die Isolierschicht 110 (die Isolierschichten 110a, 110b, 110c, 110d und 110e), die die Öffnung 141 aufweist, ausgebildet wurde (23A1 und 23A2).
  • Anschließend wurde der Metalloxidfilm 108f über der Isolierschicht 110d und der leitenden Schicht 112b ausgebildet (23B1 und 23B2).
  • Als Metalloxidfilm 108f des Transistors A wurde ein ungefähr 20 nm dicker In-Ga-Zn-Oxid-Film ausgebildet. Der In-Ga-Zn-Oxid-Film wurde durch ein Sputterverfahren unter Verwendung eines Metalloxidtargets, dessen Atomverhältnis In: Ga: Zn = 1:1:1 war, unter den Bedingungen ausgebildet, unter denen das Sauerstoff-Durchflussratenverhältnis 10 % war und die Substrattemperatur Raumtemperatur war. Nachstehend wird dieser In-Ga-Zn-Oxid-Film in einigen Fällen als IGZO(1:1:1)-Film bezeichnet. Nach der Ausbildung des In-Ga-Zn-Oxid-Films wurde eine Wärmebehandlung bei 350 °C in einer CDA-Atmosphäre für zwei Stunden durchgeführt.
  • Als Metalloxidfilm 108f des Transistors B wurde ein ungefähr 20 nm dicker In-Zn-Oxid-Film ausgebildet. Der In-Zn-Oxid-Film wurde durch ein Sputterverfahren unter Verwendung eines Metalloxidtargets, dessen Atomverhältnis In: Zn = 4:1 war, unter den Bedingungen ausgebildet, unter denen das Sauerstoff-Durchflussratenverhältnis 10 % war und die Substrattemperatur Raumtemperatur war. Nachstehend wird dieser In-Zn-Oxid-Film in einigen Fällen als IZO(4:1)-Film bezeichnet. Nach der Ausbildung des In-Zn-Oxid-Films wurde eine Wärmebehandlung bei 350 °C in einer CDA-Atmosphäre für zwei Stunden durchgeführt.
  • Dann wurde der Metalloxidfilm 108f verarbeitet, um die Halbleiterschicht 108 auszubilden (24A1 und 24A2).
  • Als Nächstes wurde eine Plasmabehandlung in einer ein N2O-Gas enthaltenden Atmosphäre für 20 Sekunden durchgeführt, und dann wurde die Isolierschicht 106 über der Isolierschicht 110d, der leitenden Schicht 112b und der Halbleiterschicht 108 ausgebildet (24B1 und 24B2).
  • Als Isolierschicht 106 wurde ein ungefähr 50 nm dicker Siliziumoxynitridfilm durch ein PECVD-Verfahren ausgebildet. Insbesondere wurde die Isolierschicht 106 unter den Bedingungen ausgebildet, unter denen die Durchflussraten eines SiH4-Gases und eines N2O-Gases 50 sccm bzw. 18000 sccm waren, der Druck 200 Pa war, die Leistung 250 W war und die Substrattemperatur 350 °C war. Die Isolierschicht 106 wurde bei einer niedrigeren Filmausbildungsrate als der Isolierfilm 110cf ausgebildet.
  • Dann wurden der leitenden Schicht 104 werdende Filme über der Isolierschicht 106 ausgebildet und wurden verarbeitet, so dass die leitende Schicht 104 ausgebildet wurde (24B1 und 24B2).
  • Als zu der leitenden Schicht 104 werdende Filme wurden ein ungefähr 50 nm dicker Titanfilm, ein ungefähr 200 nm dicker Aluminiumfilm und ein ungefähr 50 nm dicker Titanfilm in dieser Reihenfolge durch ein Sputterverfahren ausgebildet.
  • Danach wurde als Isolierschicht, die den Transistor bedeckt, ein ungefähr 300 nm dicker Siliziumnitridoxidfilm durch ein PECVD-Verfahren ausgebildet. Anschließend wurde eine Wärmebehandlung bei 300 °C in einer CDA-Atmosphäre für eine Stunde durchgeführt. Danach wurde ein ungefähr 1,5 µm dicker Polyimidfilm als Planarisierungsfilm (nicht gezeigt) ausgebildet, und eine Wärmebehandlung wurde bei 250 °C in einer Stickstoffatomsphäre für eine Stunde durchgeführt.
  • Als Nächstes wurden die Id-Vg-Eigenschaften der in diesem Beispiel hergestellten Transistoren gemessen. 37 zeigt die Id-Vg-Eigenschaften von Transistoren A (in jedem von ihnen wurde der In-Ga-Zn-Oxid-Film für die Halbleiterschicht 108 verwendet). 38 zeigt die Id-Vg-Eigenschaften von Transistoren B (in jedem von ihnen wurde der In-Zn-Oxid-Film für die Halbleiterschicht 108 verwendet).
  • Die in 37 und 38 gezeigten Ergebnisse wurden erhalten, wenn die leitende Schicht 112b als Source-Elektrode diente.
  • In jeder von 37 und 38 stellen die vertikalen Achsen einen Drain-Strom (Id (A)) und eine Feldeffektbeweglichkeit (µFE (cm2/Vs)) dar und stellt die horizontale Achse eine Gate-Spannung (Vg (V)) dar. In jeder von 37 und 38 stellen die durchgezogenen Linien die Id-Vg-Eigenschaften dar und stellen die gestrichelten Linien die Feldeffektbeweglichkeit dar. In jeder von 37 und 38 werden die Id-Vg-Eigenschaften und die Feldeffektbeweglichkeit von zehn Transistoren überlagert.
  • Jeder der Transistoren in diesem Beispiel wurde als derartiger n-Kanal-Transistor hergestellt, dass die Kanallänge (L) 0,5 µm war und die Kanalbreite (W) 6,3 µm (Öffnungsdurchmesser: 2 µmϕ) war.
  • Die Id-Vg-Eigenschaften der Transistoren wurden unter den folgenden Bedingungen gemessen. Die an die leitende Schicht 104 angelegte Spannung (Gate-Spannung (Vg)) wurde von -3 V auf +3 V in Schritten von 0,1 V geändert. Die an die Source-Elektrode angelegte Spannung (Source-Spannung (Vs)) war 0 V (gemeinsam), und die an die Drain-Elektrode angelegte Spannung (Drain-Spannung (Vd)) war 0,1 V oder 1,2 V.
  • Es wurde festgestellt, dass die in diesem Beispiel hergestellten Transistoren vorteilhafte Umschalteigenschaften und hohe Durchlassströme aufwiesen, wie in 37 und 38 gezeigt.
  • Die durchschnittliche Schwellenspannung (Vth) war 0,2 V in Transistoren A und war 0,12 V in Transistoren B. Des Weiteren war die 3σ von Vth 0,17 V in Transistoren A und war 0,11 V in Transistoren B. Es sei angemerkt, dass σ eine Standardabweichung darstellt.
  • Der durchschnittliche Subthreshold-Swing-Wert (S-Wert) war 0,07 V/dec in Transistoren A und Transistoren B. Hier bedeutet der S-Wert den Änderungsbetrag der Gate-Spannung in dem Unterschwellenbereich, wenn die Drain-Spannung konstant gehalten wird und der Drain-Strom um eine Größenordnung geändert wird.
  • Die durchschnittliche Feldeffektbeweglichkeit (µFE) war 6,7 cm2/Vs in Transistoren A und war 23,0 cm2/Vs in Transistoren B.
  • Eine Hall-Effekt-Messung wurde an ungefähr 40 nm dicken Metalloxidfilmen durchgeführt, die jeweils über einem Glassubstrat ausgebildet wurden. 39 zeigt die gemessene Hall-Effekt-Beweglichkeit der Materialien der Metalloxidfilme.
  • In 39 stellen IGZO(1:1:1), IGZO(4:2:3) und IGZO(5:1:3) die Filme dar, die unter Verwendung von Metalloxidtargets mit Atomverhältnissen von In: Ga: Zn = 1:1:1, 4:2:3 bzw. 5:1:3 durch ein Sputterverfahren ausgebildet wurden. ITZO(3:1:1) stellt den Film dar, der unter Verwendung eines Metalloxidtargets mit einem Atomverhältnis von In: Sn: Zn = 3:1:1 durch ein Sputterverfahren ausgebildet wurde. IZO(4:1) stellt den Film dar, der unter Verwendung eines Metalloxidtargets mit einem Atomverhältnis von In: Zn = 4:1 durch ein Sputterverfahren ausgebildet wurde.
  • Wie in 39 gezeigt, war die Hall-Effekt-Beweglichkeit von IZO(4:1) fast das 3-Fache derjenigen von IGZO(1:1:1).
  • Wie vorstehend beschrieben, war die durchschnittliche Feldeffektbeweglichkeit von Transistoren B, in denen jeweils der IZO(4:1)-Film für die Halbleiterschicht 108 verwendet wurde, ungefähr das 3-Fache derjenigen von Transistoren A, in denen jeweils der IGZO(1:1:1)-Film für die Halbleiterschicht 108 verwendet wurde, was im Wesentlichen mit den Ergebnissen der Messung der Hall-Effekt-Beweglichkeit übereinstimmt.
  • Unter den Bedingungen, unter denen Vd = 5 V und Vg = 10 V gelten, war der Durchlassstrom des Transistors A ungefähr 72 µA/µm und war derjenige des Transistors B ungefähr 175 µA/µm.
  • Die Ergebnisse dieses Beispiels zeigten, dass Transistor A, in dem der In-Ga-Zn-Oxid-Film für die Halbleiterschicht 108 verwendet wurde, und Transistor B, in dem der In-Zn-Oxid-Film für die Halbleiterschicht 108 verwendet wurde, vorteilhafte Umschalteigenschaften aufwiesen. Insbesondere wies den In-Zn-Oxid-Film umfassender Transistor B einen höheren Durchlassstrom auf als den In-Ga-Zn-Oxid-Film umfassender Transistor A, und die Feldeffektbeweglichkeit des Transistors B war ungefähr das 3-Fache derjenigen des Transistors A.
  • [Beispiel 2]
  • In diesem Beispiel wurde ein Transistor einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hergestellt und ausgewertet, und die Auswertungsergebnisse werden beschrieben.
  • Der in diesem Beispiel hergestellte Transistor wies eine Struktur auf, die der Struktur des Transistors 100 in 1A bis 1C und dergleichen entspricht. Insbesondere wurden die leitende Schicht 112a, die Isolierschicht 110 (die Isolierschichten 110a, 110b, 110c, 110d und 110e), die leitende Schicht 112b, die Halbleiterschicht 108, die Isolierschicht 106 und die leitende Schicht 104 über einem Substrat ausgebildet. Ferner wurde eine Isolierschicht (nicht gezeigt), die den Transistor bedeckt, ausgebildet.
  • Für das Verfahren zum Herstellen des Transistors in diesem Beispiel kann auf Beispiel 1 verwiesen werden; daher wird seine ausführliche Beschreibung weggelassen.
  • In diesem Beispiel wurde ein In-Ga-Zn-Oxid-Film für die Halbleiterschicht 108 verwendet.
  • In diesem Beispiel wurde als Isolierfilm 110af ein ungefähr 70 nm dicker Siliziumnitridfilm durch ein PECVD-Verfahren ausgebildet. Als Isolierfilm 110bf wurde ein ungefähr 100 nm dicker Siliziumnitridfilm durch ein PECVD-Verfahren ausgebildet. Der Isolierfilm 110af wurde unter den derartigen Bedingungen ausgebildet, dass der Isolierfilm 110af einen höheren Wasserstoffgehalt als der Isolierfilm 110bf aufwies. Das Filmausbildungsgas, das für den Isolierfilm 110af verwendet wurde, und dasjenige, das für den Isolierfilm 110bf verwendet wurde, in diesem Beispiel enthielten jeweils ein NH3-Gas. Der Anteil der Durchflussrate eines NH3-Gases war bei der Ausbildung des Isolierfilms 110af höher als bei der Ausbildung des Isolierfilms 110bf.
  • In diesem Beispiel wurde als Isolierfilm 110cf ein ungefähr 500 nm dicker Siliziumoxynitridfilm durch ein PECVD-Verfahren ausgebildet. Nach der Ausbildung des Isolierfilms 110cf wurde eine Plasmabehandlung sukzessiv ohne Aussetzung an der Luft durchgeführt (mit anderen Worten: Eine In-situ-Plasmabehandlung wurde durchgeführt).
  • Als Metalloxidschicht 149 wurde ein ungefähr 20 nm dicker In-Ga-Zn-Oxid-Film ausgebildet. Der In-Ga-Zn-Oxid-Film wurde durch ein Sputterverfahren unter Verwendung eines Metalloxidtargets, dessen Atomverhältnis In: Ga: Zn = 1:1:1 war, unter den Bedingungen ausgebildet, unter denen das Sauerstoff-Durchflussratenverhältnis 100 % war und die Substrattemperatur Raumtemperatur war. Nach der Ausbildung der Metalloxidschicht 149 wurde eine Wärmebehandlung bei 250 °C in einer CDA-Atmosphäre für eine Stunde durchgeführt.
  • Als Isolierfilm 110df wurde ein ungefähr 50 nm dicker Siliziumnitridfilm durch ein PECVD-Verfahren ausgebildet. Als Isolierfilm 110ef wurde ein ungefähr 100 nm dicker Siliziumnitridfilm durch ein PECVD-Verfahren ausgebildet. Der Isolierfilm 110ef wurde unter den derartigen Bedingungen ausgebildet, dass der Isolierfilm 110ef einen höheren Wasserstoffgehalt als der Isolierfilm 110df aufwies. Das Filmausbildungsgas, das für den Isolierfilm 110df verwendet wurde, und dasjenige, das für den Isolierfilm 110ef verwendet wurde, in diesem Beispiel enthielten jeweils ein NH3-Gas. Der Anteil der Durchflussrate eines NH3-Gases war bei der Ausbildung des Isolierfilms 110ef höher als bei der Ausbildung des Isolierfilms 110df.
  • Als Nächstes wurden die Id-Vg-Eigenschaften des in diesem Beispiel hergestellten Transistors gemessen. 40 und 41 zeigen die Id-Vg-Eigenschaften des Transistors.
  • Die in 40 gezeigten Ergebnisse wurden erhalten, wenn die leitende Schicht 112b als Source-Elektrode diente, und die in 41 gezeigten Ergebnisse wurden erhalten, wenn die leitende Schicht 112a als Source-Elektrode diente.
  • In jeder von 40 und 41 stellen die vertikalen Achsen einen Drain-Strom (Id (A)) und eine Feldeffektbeweglichkeit (µFE (cm2/Vs)) dar und stellt die horizontale Achse eine Gate-Spannung (Vg (V)) dar. In jeder von 40 und 41 stellen die durchgezogenen Linien die Id-Vg-Eigenschaften dar und stellen die gestrichelten Linien die Feldeffektbeweglichkeit dar.
  • In jeder von 40 und 41 werden die Id-Vg-Eigenschaften, die vor der Messung der Id-Vd-Eigenschaften erhalten wurden, und die Id-Vg-Eigenschaften, die nach der Messung der Id-Vd-Eigenschaften erhalten wurden, überlagert. Bei der Messung der Id-Vd-Eigenschaften wurden die Id-Vd-Eigenschaften mit Gate-Spannungen von 2 V, 4 V und 6 V in dem Bereich der Drain-Spannung (Vd) von 0 V bis 15 V gemessen.
  • Der Transistor in diesem Beispiel wurde als derartiger n-Kanal-Transistor hergestellt, dass die Kanallänge (L) 0,5 µm war und die Kanalbreite (W) 6,3 µm (Öffnungsdurchmesser: 2 µmϕ) war.
  • Die Id-Vg-Eigenschaften des Transistors wurden unter den folgenden Bedingungen gemessen. Die an die leitende Schicht 104 angelegte Spannung (Gate-Spannung (Vg)) wurde von -3 V auf +3 V in Schritten von 0,1 V geändert. Die an die Source-Elektrode angelegte Spannung (Source-Spannung (Vs)) war 0 V (gemeinsam), und die an die Drain-Elektrode angelegte Spannung (Drain-Spannung (Vd)) war 0,1 V oder 1,2 V.
  • Der in diesem Beispiel hergestellte Transistor wies sowohl in dem Fall, in dem die leitende Schicht 112a als Source-Elektrode diente, als auch in dem Fall, in dem die leitende Schicht 112b als Source-Elektrode diente, vorteilhafte Umschalteigenschaften auf, wie in 40 und 41 gezeigt.
  • Es wurde auch festgestellt, dass sich die Id-Vg-Eigenschaften vor und nach der Messung der Id-Vd-Eigenschaften nicht erheblich änderten, wie in 40 und 41 gezeigt, was bedeutet, dass die Verschlechterung des Transistors verhindert wurde. In dem Transistor in diesem Beispiel verursachte das Vorhandensein der Isolierschicht 110a und der Isolierschicht 110e wahrscheinlich die Ausbildung eines niederohmigen Bereichs zwischen einem Kanalbildungsbereich der Halbleiterschicht 108 und dem Bereich der Halbleiterschicht 108, der in Kontakt mit der Drain-Elektrode ist. Dies verhinderte vermutlich die Erzeugung eines hohen elektrischen Feldes in der Umgebung eines Drain-Bereichs und verhinderte resultierend die Erzeugung von Hot-Carriers und die Verschlechterung des Transistors.
  • Diese Anmeldung basiert auf der japanischen Patentanmeldung mit der Seriennr. 2022-121215 , eingereicht beim japanischen Patentamt am 29. Juli 2022, deren gesamter Inhalt hiermit zum Gegenstand der vorliegenden Offenlegung gemacht ist.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2022121215 [0806]

Claims (20)

  1. Halbleitervorrichtung, die umfasst: eine Halbleiterschicht; eine erste leitende Schicht; eine zweite leitende Schicht; eine dritte leitende Schicht; eine erste Isolierschicht; eine zweite Isolierschicht; eine dritte Isolierschicht; eine vierte Isolierschicht; eine fünfte Isolierschicht; und eine sechste Isolierschicht, wobei die erste Isolierschicht in Kontakt mit einer Oberseite der ersten leitenden Schicht ist, wobei die zweite Isolierschicht in Kontakt mit einer Oberseite der ersten Isolierschicht ist, wobei die dritte Isolierschicht in Kontakt mit einer Oberseite der zweiten Isolierschicht ist, wobei die vierte Isolierschicht in Kontakt mit einer Oberseite der dritten Isolierschicht ist, wobei die fünfte Isolierschicht in Kontakt mit einer Oberseite der vierten Isolierschicht ist, wobei die zweite leitende Schicht über der fünften Isolierschicht liegt, wobei die Halbleiterschicht in Kontakt mit der Oberseite der ersten leitenden Schicht, einer Seitenfläche der ersten Isolierschicht, einer Seitenfläche der zweiten Isolierschicht, einer Seitenfläche der dritten Isolierschicht, einer Seitenfläche der vierten Isolierschicht, einer Seitenfläche der fünften Isolierschicht und der zweiten leitenden Schicht ist, wobei die sechste Isolierschicht über der Halbleiterschicht liegt, wobei die dritte leitende Schicht über der sechsten Isolierschicht liegt und sich mit der Halbleiterschicht überlappt, wobei die sechste Isolierschicht zwischen der dritten leitenden Schicht und der Halbleiterschicht liegt, wobei die erste Isolierschicht einen Bereich umfasst, der einen höheren Wasserstoffgehalt aufweist als die zweite Isolierschicht, wobei die fünfte Isolierschicht einen Bereich umfasst, der einen höheren Wasserstoffgehalt aufweist als die vierte Isolierschicht, und wobei die dritte Isolierschicht Sauerstoff umfasst.
  2. Halbleitervorrichtung, die umfasst: eine Halbleiterschicht; eine erste leitende Schicht; eine zweite leitende Schicht; eine dritte leitende Schicht; eine erste Isolierschicht; eine zweite Isolierschicht; eine dritte Isolierschicht; eine vierte Isolierschicht; eine fünfte Isolierschicht; und eine sechste Isolierschicht, wobei die erste Isolierschicht in Kontakt mit einer Oberseite der ersten leitenden Schicht ist, wobei die zweite Isolierschicht in Kontakt mit einer Oberseite der ersten Isolierschicht ist, wobei die dritte Isolierschicht in Kontakt mit einer Oberseite der zweiten Isolierschicht ist, wobei die vierte Isolierschicht in Kontakt mit einer Oberseite der dritten Isolierschicht ist, wobei die fünfte Isolierschicht in Kontakt mit einer Oberseite der vierten Isolierschicht ist, wobei die zweite leitende Schicht über der fünften Isolierschicht liegt, wobei die erste Isolierschicht, die zweite Isolierschicht, die dritte Isolierschicht, die vierte Isolierschicht, die fünfte Isolierschicht und die zweite leitende Schicht eine Öffnung umfassen, die die erste leitende Schicht erreicht, wobei in der Öffnung die Halbleiterschicht in Kontakt mit der Oberseite der ersten leitenden Schicht, einer Seitenfläche der ersten Isolierschicht, einer Seitenfläche der zweiten Isolierschicht, einer Seitenfläche der dritten Isolierschicht, einer Seitenfläche der vierten Isolierschicht und einer Seitenfläche der fünften Isolierschicht ist und in Kontakt mit der zweiten leitenden Schicht ist, wobei die sechste Isolierschicht über der Halbleiterschicht liegt, wobei die dritte leitende Schicht über der sechsten Isolierschicht liegt, wobei sich in einer Position, die sich mit der Öffnung überlappt, die dritte leitende Schicht mit der Halbleiterschicht überlappt, wobei die sechste Isolierschicht zwischen der dritten leitenden Schicht und der Halbleiterschicht liegt, wobei die erste Isolierschicht einen Bereich umfasst, der einen höheren Wasserstoffgehalt aufweist als die zweite Isolierschicht, wobei die fünfte Isolierschicht einen Bereich umfasst, der einen höheren Wasserstoffgehalt aufweist als die vierte Isolierschicht, und wobei die dritte Isolierschicht Sauerstoff umfasst.
  3. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei in einem transmittierten Elektronbild, das mittels eines Rastertransmissionselektronenmikroskops erhalten wird, die erste Isolierschicht eine höhere Helligkeit aufweist als die zweite Isolierschicht.
  4. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei in einem transmittierten Elektronbild, das mittels eines Rastertransmissionselektronenmikroskops erhalten wird, die fünfte Isolierschicht eine höhere Helligkeit aufweist als die vierte Isolierschicht.
  5. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die erste Isolierschicht und die fünfte Isolierschicht jeweils eine Schicht sind, von der durch Erwärmung Wasserstoff abgegeben wird, und wobei die dritte Isolierschicht eine Schicht ist, von der durch Erwärmung Sauerstoff abgegeben wird.
  6. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die dritte Isolierschicht einen Bereich umfasst, der einen höheren Sauerstoffgehalt aufweist als die zweite Isolierschicht.
  7. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die dritte Isolierschicht eine isolierende Oxidschicht oder eine isolierende Oxynitridschicht ist.
  8. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die erste Isolierschicht, die zweite Isolierschicht, die vierte Isolierschicht und die fünfte Isolierschicht jeweils eine Siliziumnitridschicht oder eine Siliziumnitridoxidschicht sind, und wobei die dritte Isolierschicht eine Siliziumoxidschicht oder eine Siliziumoxynitridschicht ist.
  9. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die erste Isolierschicht und die fünfte Isolierschicht jeweils eine Siliziumnitridschicht oder eine Siliziumnitridoxidschicht sind, wobei die zweite Isolierschicht und die vierte Isolierschicht jeweils eine Aluminiumoxidschicht sind, und wobei die dritte Isolierschicht eine Siliziumoxidschicht oder eine Siliziumoxynitridschicht ist.
  10. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Halbleiterschicht in Kontakt mit einer Oberseite und einer Seitenfläche der zweiten leitenden Schicht ist.
  11. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Halbleiterschicht ein Metalloxid umfasst.
  12. Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Ausbilden einer ersten leitenden Schicht; Ausbilden eines ersten Isolierfilms über der ersten leitenden Schicht; Ausbilden eines zweiten Isolierfilms über dem ersten Isolierfilm; Ausbilden eines dritten Isolierfilms über dem zweiten Isolierfilm; Ausbilden eines vierten Isolierfilms über dem dritten Isolierfilm; Ausbilden eines fünften Isolierfilms über dem vierten Isolierfilm; Ausbilden einer zweiten leitenden Schicht, die eine erste Öffnung in einem Bereich umfasst, der sich mit der ersten leitenden Schicht überlappt, über dem fünften Isolierfilm; Verarbeiten des ersten Isolierfilms, des zweiten Isolierfilms, des dritten Isolierfilms, des vierten Isolierfilms und des fünften Isolierfilms, um eine erste Isolierschicht, eine zweite Isolierschicht, eine dritte Isolierschicht, eine vierte Isolierschicht und eine fünfte Isolierschicht, die eine zweite Öffnung umfassen, die die erste leitende Schicht erreicht, auszubilden; Ausbilden einer Halbleiterschicht in Kontakt mit einer Oberseite der ersten leitenden Schicht, einer Seitenfläche der ersten Isolierschicht, einer Seitenfläche der zweiten Isolierschicht, einer Seitenfläche der dritten Isolierschicht, einer Seitenfläche der vierten Isolierschicht, einer Seitenfläche der fünften Isolierschicht sowie einer Oberseite und einer Seitenfläche der zweiten leitenden Schicht; Ausbilden einer sechsten Isolierschicht über der Halbleiterschicht; und Ausbilden einer dritten leitenden Schicht über der sechsten Isolierschicht, wobei der Anteil einer Durchflussrate eines NH3-Gases in einem Filmausbildungsgas für den ersten Isolierfilm höher ist als in einem Filmausbildungsgas für den zweiten Isolierfilm, und wobei der Anteil einer Durchflussrate eines NH3-Gases in einem Filmausbildungsgas für den fünften Isolierfilm höher ist als in einem Filmausbildungsgas für den vierten Isolierfilm.
  13. Verfahren zum Herstellen der Halbleitervorrichtung nach Anspruch 12, wobei das Verfahren ferner die folgenden Schritte umfasst: Ausbilden einer Metalloxidschicht nach der Ausbildung des dritten Isolierfilms, um dem dritten Isolierfilm Sauerstoff zuzuführen; und Ausbilden des vierten Isolierfilms, nachdem die Metalloxidschicht entfernt worden ist.
  14. Verfahren zum Herstellen der Halbleitervorrichtung nach Anspruch 12, wobei das Verfahren ferner den Schritt zum Durchführen einer Plasmabehandlung in einer ein N2O-Gas enthaltenden Atmosphäre ohne Aussetzung an der Luft, nachdem der dritte Isolierfilm ausgebildet worden ist, umfasst.
  15. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 2, wobei in einem transmittierten Elektronbild, das mittels eines Rastertransmissionselektronenmikroskops erhalten wird, die erste Isolierschicht eine höhere Helligkeit aufweist als die zweite Isolierschicht.
  16. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 2, wobei in einem transmittierten Elektronbild, das mittels eines Rastertransmissionselektronenmikroskops erhalten wird, die fünfte Isolierschicht eine höhere Helligkeit aufweist als die vierte Isolierschicht.
  17. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 2, wobei die erste Isolierschicht und die fünfte Isolierschicht jeweils eine Schicht sind, von der durch Erwärmung Wasserstoff abgegeben wird, und wobei die dritte Isolierschicht eine Schicht ist, von der durch Erwärmung Sauerstoff abgegeben wird.
  18. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 2, wobei die dritte Isolierschicht einen Bereich umfasst, der einen höheren Sauerstoffgehalt aufweist als die zweite Isolierschicht.
  19. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 2, wobei die dritte Isolierschicht eine isolierende Oxidschicht oder eine isolierende Oxynitridschicht ist.
  20. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 2, wobei die erste Isolierschicht, die zweite Isolierschicht, die vierte Isolierschicht und die fünfte Isolierschicht jeweils eine Siliziumnitridschicht oder eine Siliziumnitridoxidschicht sind, und wobei die dritte Isolierschicht eine Siliziumoxidschicht oder eine Siliziumoxynitridschicht ist.
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