DE112011101410T5 - Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung - Google Patents

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Abstract

In einem Herstellungsprozess eines Transistors mit unten liegendem Gate, der einen Oxid-Halbleiterfilm aufweist, werden Entziehen von Wasser oder Wasserstoff durch eine Wärmebehandlung und eine Sauerstoffdotierungsbehandlung durchgeführt. Ein Transistor, der einen Oxid-Halbleiterfilm aufweist, der dem Entziehen von Wasser oder Wasserstoff durch eine Wärmebehandlung und einer Sauerstoffdotierungsbehandlung unterzogen worden ist, kann zu einem hochzuverlässigen Transistor mit stabilen elektrischen Eigenschaften werden, in dem das Maß an Veränderung der Schwellenspannung vor und nach dem Vorspannungstemperatur-(bias-temperature: BT-)Belastungs-Test reduziert werden kann.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Halbleitervorrichtung und ein Herstellungsverfahren dafür.
  • In dieser Beschreibung bedeutet eine Halbleitervorrichtung allgemein eine Vorrichtung, die durch Anwenden von Halbleitereigenschaften arbeiten kann, und eine elektrooptische Vorrichtung, eine Halbleiterschaltung und ein elektronisches Gerät sind alle Halbleitervorrichtungen.
  • Stand der Technik
  • Eine Technik, durch die Transistoren unter Verwendung von Halbleiter-Dünnfilmen ausgebildet werden, die über einem Substrat mit einer Isolierfläche ausgebildet sind, hat Aufmerksamkeit erregt. Der Transistor wird in einem breiten Bereich von elektronischen Vorrichtungen verwendet, wie z. B. einer integrierten Schaltung (an integrated circuit: IC) oder einer Bildanzeigevorrichtung (Anzeigevorrichtung). Ein auf Silizium basierendes Halbleitermaterial ist als ein Material für einen Halbleiter-Dünnfilm weit bekannt, der für den Transistor verwendbar ist. Außerdem hat ein Oxid-Halbleiter als ein weiteres Material Aufmerksamkeit erregt.
  • Beispielsweise ist ein Transistor offenbart, dessen aktive Schicht ein amorphes Oxid aufweist, welches Indium (In), Gallium (Ga) und Zink (Zn) enthält und eine Elektronenträgerkonzentration von weniger als 1018/cm3 aufweist (siehe Patentdokument 1).
  • [Referenz]
    • Patentdokument 1: Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2006-165528
  • Offenbarung der Erfindung
  • Wenn jedoch Wasserstoff oder Feuchtigkeit, der/die einen Elektronendonator bildet, bei einem Prozess zum Herstellen einer Vorrichtung in den Oxid-Halbleiter gemischt wird, kann sich die elektrische Leitfähigkeit des Oxid-Halbleiters verändern. Ein solches Phänomen bewirkt eine Änderung der elektrischen Eigenschaften eines Transistors, bei dem der Oxid-Halbleiter verwendet wird.
  • Angesichts eines solchen Problems hat eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Ziel, eine hochzuverlässige Halbleitervorrichtung mit einem Oxid-Halbleiter, die stabile elektrische Eigenschaften aufweist, zur Verfügung zu stellen.
  • Eine Ausführungsform der Erfindung, die in dieser Beschreibung offenbart ist, ist ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung, das folgende Schritte umfasst: eine Gate-Elektrodenschicht wird ausgebildet; ein Gate-Isolierfilm wird über der Gate-Elektrodenschicht ausgebildet; ein Oxid-Halbleiterfilm wird über dem Gate-Isolierfilm in einem Bereich, der sich mit der Gate-Elektrodenschicht überlappt, ausgebildet; eine Wärmebehandlung wird an dem Oxid-Halbleiterfilm durchgeführt, um ein Wasserstoffatom in dem Oxid-Halbleiterfilm zu entfernen; eine Source-Elektrodenschicht und eine Drain, Elektrodenschicht, die elektrisch an den Oxid-Halbleiterfilm angeschlossen sind, werden ausgebildet; ein Isolierfilm wird über dem Oxid-Halbleiterfilm, der Source-Elektrodenschicht und der Drain-Elektrodenschicht und in Kontakt mit dem Oxid-Halbleiterfilm ausgebildet; und eine Sauerstoffdotierungsbehandlung wird an dem Isolierfilm durchgeführt, so dass dem Isolierfilm ein Sauerstoffatom zugeführt wird.
  • Eine Ausführungsform der offenbarten Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung, das folgende Schritte umfasst: eine Gate-Elektrodenschicht wird ausgebildet; ein Gate-Isolierfilm wird über der Gate-Elektrodenschicht ausgebildet; ein Oxid-Halbleiterfilm wird über dem Gate-Isolierfilm in einem Bereich, der sich mit der Gate-Elektrodenschicht überlappt, ausgebildet; eine Wärmebehandlung wird an dem Oxid-Halbleiterfilm durchgeführt, um ein Wasserstoffatom in dem Oxid-Halbleiterfilm zu entfernen; eine Source-Elektrodenschicht und eine Drain-Elektrodenschicht, die elektrisch an den Oxid-Halbleiterfilm angeschlossen sind, werden ausgebildet; ein Isolierfilm wird über dem Oxid-Halbleiterfilm, der Source-Elektrodenschicht und der Drain-Elektrodenschicht und in Kontakt mit dem Oxid-Halbleiterfilm ausgebildet; eine Sauerstoffdotierungsbehandlung wird an dem Isolierfilm durchgeführt, so dass dem Isolierfilm ein Sauerstoffatom zugeführt wird; und eine Wärmebehandlung wird durchgeführt.
  • In dem Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung kann ein Isolierfilm, der ein Bestandselement des Oxid-Halbleiterfilms enthält, als der Gate-Isolierfilm oder der Isolierfilm ausgebildet werden.
  • In dem Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung können ein Isolierfilm, der ein Bestandselement des Oxid-Halbleiterfilms enthält, und ein Film, der ein anderes Element als ein Bestandselement des Isolierfilms enthält, als der Gate-Isolierfilm oder der Isolierfilm ausgebildet werden.
  • In dem Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung kann ein Isolierfilm, der ein Galliumoxid enthält, als der Gate-Isolierfilm oder der Isolierfilm ausgebildet werden.
  • In dem Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung können ein Isolierfilm, der ein Galliumoxid enthält, und ein Film, der ein anderes Material als ein Galliumoxid enthält, als der Gate-Isolierfilm oder der Isolierfilm ausgebildet werden.
  • In dem Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung kann ein Isolierfilm, der Stickstoff enthält, ausgebildet werden, um den Isolierfilm zu bedecken.
  • Durch eine Sauerstoffdotierungsbehandlung in dem Herstellungsprozess des Transistors, der einen Oxid-Halbleiterfilm aufweist, kann ein Bereich mit Sauerstoffüberschuss, wo die Menge an Sauerstoff größer als der stöchiometrische Anteil ist, ausgebildet werden. Der Bereich kann in dem Gate-Isolierfilm (dessen Volumen bzw. Bulk), dem Oxid-Halbleiterfilm (dessen Volumen bzw. Bulk), dem Isolierfilm (dessen Volumen bzw. Bulk), einer Grenzfläche zwischen dem Gate-Isolierfilm und dem Oxid-Halbleiterfilm, und/oder einer Grenzfläche zwischen dem Oxid-Halbleiterfilm und dem Isolierfilm vorgesehen sein. Die Menge an Sauerstoff ist bevorzugt größer als der stöchiometrische Anteil und kleiner als vier Mal der stöchiometrische Anteil, stärker bevorzugt größer als der stöchiometrische Anteil und kleiner als das Doppelte des stöchiometrischen Anteils. Ein solches Oxid, das überschüssigen Sauerstoff aufweist, dessen Menge größer als der stöchiometrische Anteil ist, bezieht sich beispielsweise auf ein Oxid, das 2g > 3a + 3b + 2c + 4d + 3e + 2f erfüllt, wobei das Oxid als InaGabZncSidAleMgfOg (a, b, c, d, e, f, g ≥ 0) dargestellt wird. Es sei darauf hingewiesen, dass Sauerstoff, der durch die Sauerstoffdotierungsbehandlung hinzugefügt wird, zwischen Gittern des Oxid-Halbleiters vorhanden sein kann.
  • Der oben angegebene Bereich mit Sauerstoffüberschuss kann in zwei oder mehreren von dem Folgenden vorgesehen sein: dem Gate-Isolierfilm, dem Oxid-Halbleiterfilm, und dem Isolierfilm, die gestapelt sind. Durch eine Sauerstoffdotierungsbehandlung in dem Herstellungsprozess können Bereiche mit Sauerstoffüberschuss zum Beispiel an der Grenzfläche zwischen dem Gate-Isolierfilm und dem Oxid-Halbleiterfilm, in dem Oxid-Halbleiterfilm (dessen Volumen bzw. Bulk), und an der Grenzfläche zwischen dem Oxid-Halbleiterfilm und dem Isolierfilm vorgesehen sein.
  • Es sei darauf hingewiesen, dass während es akzeptabel ist, dass die Menge an Sauerstoff gleich dem stöchiometrischen Anteil in einem defektfreien (sauerstoffdefizitfreien) Oxid-Halbleiter ist, ein Oxid-Halbleiter vorzugsweise Sauerstoff in einer Menge aufweist, die größer als der stöchiometrische Anteil ist, um die Zuverlässigkeit sicherzustellen, zum Beispiel, um eine Änderung der Schwellenspannung eines Transistors zu unterbinden. Ähnlicherweise ist dann, während der Gate-Isolierfilm oder der Isolierfilm im Fall eines defektfreien (sauerstoffdefizitfreien) Oxid-Halbleiters nicht notwendigerweise ein Isolierfilm ist, der überschüssigen Sauerstoff enthält, ist der Gate-Isolierfilm oder der Isolierfilm vorzugsweise ein Isolierfilm, der überschüssigen Sauerstoff enthält, unter Berücksichtigung der Möglichkeit eines Sauerstoffdefizits in der Oxid-Halbleiterschicht, um die Zuverlässigkeit sicherzustellen, zum Beispiel, um eine Änderung der Schwellenspannung eines Transistors zu unterbinden.
  • Mit dem Entziehen von Wasser oder Wasserstoff durch die Wärmebehandlung, die an dem Oxid-Halbleiterfilm durchgeführt wird, wird ein Wasserstoffatom oder einen Fremdstoff, der ein Wasserstoffatom enthält, wie z. B. Wasser, in dem Oxid-Halbleiterfilm entfernt, und der Oxid-Halbleiterfilm wird damit hochgereinigt. Die Menge an Sauerstoff, die durch eine Sauerstoffdotierungsbehandlung hinzugefügt wird, ist größer als die Menge an Wasserstoff in dem hochgereinigten Oxid-Halbleiterfilm, der dem Entziehen von Wasser oder Wasserstoff unterzogen worden ist. Der überschüssige Sauerstoff zumindest in einem der gestapelten Gate-Isolierfilm, Oxid-Halbleiterfilm, und Isolierfilm diffundiert und reagiert mit Wasserstoff, der zu einer Instabilität führt, und fixiert damit den Wasserstoff (macht aus dem Wasserstoff ein unbewegliches Ion). Das heißt, Instabilität in der Zuverlässigkeit kann reduziert werden (oder ausreichend verringert werden). Ferner kann mit einem Sauerstoffüberschuss eine Änderung der Schwellenspannung Vth wegen eines Sauerstoffdefizits verringert werden, und das Maß an Verschiebung ΔVth der Schwellenspannung kann verringert werden.
  • Es sei darauf hingewiesen, dass die oben beschriebene ”Sauerstoffdotierung” bedeutet, dass Sauerstoff (was zumindest eins von einem Sauerstoffradikal, einem Sauerstoffatom und einem Sauerstoffion umfasst) zu einem Volumen bzw. Bulk hinzugefügt wird. Es sei darauf hingewiesen, dass der Ausdruck ”Volumen” oder ”Bulk” verwendet wird, um klarzustellen, dass Sauerstoff nicht nur zu einer Fläche eines Dünnfilms sondern auch zu dem Inneren des Dünnfilms hinzugefügt wird. Ferner umfasst die ”Sauerstoffdotierung” eine ”Sauerstoffplasmadotierung”, bei der Sauerstoff, der als Plasma vorliegt, zu einem Volumen hinzugefügt wird.
  • Hier wird ein Zustand beschrieben, in dem mittels der oben beschriebenen ”Sauerstoffplasmadotierungs”-Behandlung Sauerstoff zu dem Volumen hinzugefügt wird. Es sei darauf hingewiesen, dass es bei der Durchführung einer Sauerstoffdotierungsbehandlung an einem Oxid-Halbleiterfilm, der Sauerstoff als eine Komponente enthält, allgemein schwierig ist, eine Vergrößerung oder eine Verkleinerung der Sauerstoffkonzentration zu prüfen. Daher wurde hier eine Auswirkung der Sauerstoffdotierungsbehandlung unter Verwendung eines Silizium-Wafers bestätigt.
  • Es wurde eine Sauerstoffdotierungsbehandlung unter Anwendung eines Verfahrens mit induktiv gekoppeltem Plasma (inductively coupled plasma: ICP) durchgeführt. Die Bedingungen dafür waren wie folgt: die ICP-Leistung beträgt 800 W; die HF-Vorspannungsleistung beträgt 300 W oder 0 W; der Druck beträgt 1,5 Pa; die Gasströmung beträgt 75 sccm; und die Substrattemperatur beträgt 70°C. 15 zeigt ein Sauerstoffkonzentrationsprofil in der Tiefenrichtung des Silizium-Wafers, das mittels der Sekundärionen-Massenspektrometrie (SIMS) gemessen wird. In 15 stellt die vertikale Achse eine Sauerstoffkonzentration dar; die horizontale Achse stellt eine Tiefe von einer Oberfläche des Silizium-Wafers aus dar.
  • Es kann anhand von 15 bestätigt werden, dass Sauerstoff in beiden Fälle hinzugefügt wird, in denen die HF-Vorspannungsleistung 0 W beträgt und die HF-Vorspannungsleistung 300 W beträgt. Ferner wird in dem Fall, in dem die HF-Vorspannungsleistung 300 W beträgt, Sauerstoff zu einer tieferen Stelle hinzugefügt im Vergleich zu dem Fall, in dem die HF-Vorspannungsleistung 0 W beträgt.
  • Als Nächstes zeigen 16A und 16B Ergebnisse der Betrachtung eines Querschnitts des Silizium-Wafers, der einer Sauerstoffdotierungsbehandlung noch nicht unterzogen worden ist und einer Sauerstoffdotierungsbehandlung unterzogen worden ist, mittels der Raster-Transmissionselektronenmikroskopie (scanning transmission electron microscopy: STEM). 16A zeigt ein STEM-Bild des Silizium-Wafers, der keiner Sauerstoffdotierungsbehandlung unterzogen worden ist. 16B zeigt ein STEM-Bild des Silizium-Wafers, der mit der HF-Vorspannungsleistung von 300 W mit Sauerstoff dotiert worden ist. Unter Bezugnahme auf 16B kann es bestätigt werden, dass durch die Sauerstoffdotierung ein mit Sauerstoff hochdotierter Bereich in dem Silizium-Wafer ausgebildet wird.
  • Wie oben beschrieben ist, ist gezeigt, dass Sauerstoff durch Dotierung des Silizium-Wafers mit Sauerstoff zu dem Silizium-Wafer hinzugefügt wird. Dieses Ergebnis führt zu einem Verständnis, dass es natürlich ist, dass Sauerstoff auch durch Dotierung eines Oxid-Halbleiterfilms mit Sauerstoff zu dem Oxid-Halbleiterfilm hinzugefügt werden kann.
  • Der Effekt der Struktur, die eine Ausführungsform der offenbarten Erfindung ist, ist leicht zu verstehen durch die folgende Überlegung. Die nachstehende Beschreibung ist nur eine beispielhafte Überlegung.
  • Wenn eine positive Spannung an die Gate-Elektrode angelegt wird, wird ein elektrisches Feld von der Gate-Elektroden-Seite des Oxid-Halbleiterfilms zu der Rückkanalseite (der dem Gate-Isolierfilm gegenüberliegenden Seite) erzeugt. Daher werden Wasserstoffionen mit einer positiven Ladung, die in dem Oxid-Halbleiterfilm vorhanden sind, zu der Rückkanalseite übertragen und in der Nähe einer Grenzfläche zu dem Isolierfilm akkumuliert. Die positive Ladung wird von dem akkumulierten Wasserstoffion zu einem Ladungseinfangzentrum (wie z. B. einem Wasserstoffatom, Wasser oder einem Verunreinigungsstoff) in dem Isolierfilm übertragen, wodurch eine negative Ladung auf der Rückkanalseite des Oxid-Halbleiterfilms akkumuliert wird. Mit anderen Worten: es wird ein parasitärer Kanal auf der Rückkanalseite des Transistors erzeugt, und die Schwellenspannung wird zu der negativen Seite verschoben, so dass der Transistor dazu neigt, selbstleitend zu sein.
  • Auf diese Weise fängt das Ladungseinfangzentrum, wie z. B. Wasserstoff oder Wasser in dem Isolierfilm, die positive Ladung ein, und die positive Ladung wird in den Isolierfilm übertragen; dies ändert elektrische Eigenschaften des Transistors. Entsprechend ist es zum Unterbinden einer Änderung der elektrischen Eigenschaften des Transistors wichtig, dass es in dem Isolierfilm kein Ladungseinfangzentrum gibt, oder die Anzahl der Ladungseinfangzentren in dem Isolierfilm klein ist. Daher wird zum Ausbilden des Isolierfilms vorzugsweise ein Sputterverfahren angewendet, in dem weniger Wasserstoff beim Aufbringen des Films enthalten wird. In einem mittels des Sputterverfahrens aufgebrachten Isolierfilm ist kein Ladungseinfangzentrum vorhanden oder die Anzahl davon ist klein, und damit erfolgt die Übertragung einer positiven Ladung nicht so häufig im Vergleich zu derjenigen im Falle, in dem das Aufbringen mittels eines CVD-Verfahrens oder dergleichen durchgeführt wird. Daher kann die Verschiebung der Schwellenspannung des Transistors unterbunden werden, und der Transistor kann selbstsperrend sein.
  • Andererseits wird dann, wenn eine negative Spannung an die Gate-Elektrode angelegt wird, ein elektrisches Feld von der Rückkanalseite zu der Gate-Elektroden-Seite erzeugt. Somit werden Wasserstoffionen, die in dem Oxid-Halbleiterfilm vorhanden sind, zu der Gate-Isolierfilm-Seite übertragen und in der Nähe einer Grenzfläche zu dem Gate-Isolierfilm akkumuliert. Folglich wird die Schwellenspannung des Transistors zu der negativen Seite verschoben.
  • Wenn eine Spannung nach dem Anlegen einer negativen Spannung an die Gate-Elektrode auf 0 eingestellt wird, wird die positive Ladung von dem Ladungseinfangzentrum freigegeben, so dass die Schwellenspannung des Transistors zu der positiven Seite verschoben wird und dadurch in den Anfangszustand zurückkehrt, oder die Schwellenspannung wird in einigen Fällen über den Anfangszustand hinaus zu der positiven Seite verschoben. Diese Phänomene zeigen das Vorhandensein von leicht zu übertragenden Ionen in dem Oxid-Halbleiterfilm an. Es kann bedacht werden, dass ein Ion, das am leichtesten zu übertragen ist, ein Wasserstoffion ist, das das kleinste Atom ist.
  • Es sei darauf hingewiesen, dass bei einem Transistor mit unten liegendem Gate, wenn ein Oxid-Halbleiterfilm über einem Gate-Isolierfilm ausgebildet wird und dann eine Wärmebehandlung an diesem durchgeführt wird, nicht nur Wasser oder Wasserstoff, das/der in dem Oxid-Halbleiterfilm enthalten ist, sondern auch Wasser oder Wasserstoff, das/der in dem Gate-Isolierfilm enthalten ist, entfernt werden kann. Entsprechend ist in dem Gate-Isolierfilm die Anzahl der Ladungseinfangzentren zum Einfangen einer positiven Ladung, die durch den Oxid-Halbleiterfilm übertragen wird, klein. Auf diese Weise wird die Wärmebehandlung zum Entziehen von Wasser oder Wasserstoff nicht nur an dem Oxid-Halbleiterfilm sondern auch an dem Gate-Isolierfilm unter dem Oxid-Halbleiterfilm durchgeführt. Daher kann in dem Transistor mit unten liegendem Gate der Gate-Isolierfilm mittels eines CVD-Verfahrens, wie z. B. eines Plasma-CVD-Verfahrens, ausgebildet werden.
  • Ferner wird dann, wenn der Oxid-Halbleiterfilm Licht absorbiert, eine Bindung (auch als eine M-H-Bindung bezeichnet) eines Metallelements (M) und eines Wasserstoffatoms (H) in dem Oxid-Halbleiterfilm durch optische Energie aufgebrochen. Es sei darauf hingewiesen, dass die optische Energie, die eine Wellenlänge von ungefähr 400 nm aufweist, der Bindungsenergie eines Metallelements und eines Wasserstoffatoms gleich oder im Wesentlichen gleich ist. Wenn eine negative Gate-Vorspannung an einen Transistor angelegt wird, bei dem die Bindung eines Metallelements und eines Wasserstoffatoms in dem Oxid-Halbleiterfilm aufgebrochen ist, wird ein Wasserstoffion, dessen Bindung mit dem Metallelement aufgebrochen ist, zu der Gate-Elektroden-Seite angezogen, so dass die Verteilung der elektrischen Ladung verändert wird, die Schwellenspannung des Transistors zu der negativen Seite verschoben wird, und der Transistor dazu neigt, selbstleitend zu sein.
  • Es sei darauf hingewiesen, dass die Wasserstoffionen, die durch Lichteinstrahlung und Anlegen einer negativen Gate-Vorspannung an den Transistor zu der Grenzfläche zu dem Gate-Isolierfilm übertragen werden, durch Stoppen des Anlegens der Spannung in den Anfangszustand zurückgeführt werden. Dies kann als ein typisches Beispiel für die Ionenübertragung in dem Oxid-Halbleiterfilm angesehen werden.
  • Um eine solche Veränderung der elektrischen Eigenschaften durch Anlegen einer Spannung (BT-Verschlechterung) oder eine Veränderung der elektrischen Eigenschaften durch Lichteinstrahlung (Licht-Verschlechterung) zu verhindern, ist es wichtig, ein Wasserstoffatom oder einen Fremdstoff, der ein Wasserstoffatom enthält, wie z. B. Wasser, gründlich aus dem Oxid-Halbleiterfilm zu entfernen, um den Oxid-Halbleiterfilm in hohem Maße zu reinigen. Die Ladungsdichte, die 1015 cm–3 klein ist, oder die Ladung pro Flächeneinheit, die 1010 cm–2 klein ist, beeinflusst nicht die Transistoreigenschaften, oder beeinflusst sie nur sehr wenig. Daher ist es vorteilhaft, dass die Ladungsdichte kleiner als oder gleich 1015 cm–3 ist. Unter der Annahme, dass 10% des Wasserstoffs, der in dem Oxid-Halbleiterfilm enthalten ist, innerhalb des Oxid-Halbleiterfilms übertragen wird, ist es vorteilhaft, dass die Wasserstoffkonzentration kleiner als oder gleich 1016 cm–3 ist. Ferner ist es zum Verhindern, dass Wasserstoff von außen eindringt, nachdem eine Vorrichtung fertiggestellt worden ist, vorteilhaft, dass ein Siliziumnitridfilm, der mittels eines Sputterverfahrens ausgebildet wird, als ein Passivierungsfilm zum Bedecken des Transistors verwendet wird.
  • Wasserstoff oder Wasser kann ebenfalls aus dem Oxid-Halbleiterfilm durch Dotierung mit Sauerstoff entfernt werden, das überschüssig im Vergleich zu in dem Oxid-Halbleiterfilm enthaltendem Wasserstoff ist (so dass (die Anzahl von Wasserstoffatomen) « (die Anzahl von Sauerstoffradikalen) oder (die Anzahl von Sauerstoffionen)). Insbesondere wird Sauerstoff durch eine Hochfrequenzwelle (radio frequency: RF) zu Plasma gemacht, die Vorspannung des Substrats wird erhöht, und ein Sauerstoffradikal und/oder ein Sauerstoffion werden/wird in den Oxid-Halbleiterfilm über dem Substrat implantiert oder hinzugefügt, so dass in dem Oxid-Halbleiterfilm die Menge an Sauerstoff größer als die an Wasserstoff ist. Die Elektronegativität von Sauerstoff beträgt 3,0, was größer ist als ungefähr 2,0, die Elektronegativität eines Metalls (Zn, Ga, In) in dem Oxid-Halbleiterfilm, und somit zieht Sauerstoff, der im Vergleich zu Wasserstoff überschüssig enthalten ist, ein Wasserstoffatom von der M-H-Bindung ab, so dass eine OH-Gruppe gebildet wird. Diese OH-Gruppe kann eine M-O-H-Gruppe mit einer Bindung an M bilden.
  • Die Sauerstoffdotierung wird vorzugsweise so durchgeführt, dass die Menge an Sauerstoff in dem Oxid-Halbleiterfilm größer als der stöchiometrische Anteil ist. Beispielsweise ist es in dem Fall, in dem ein auf In-Ga-Zn-O basierender Oxid-Halbleiterfilm als der Oxid-Halbleiterfilm verwendet wird, ausgesprochen vorteilhaft, dass durch eine Sauerstoffdotierung oder dergleichen der Anteil von Sauerstoff größer als der stöchiometrische Anteil und kleiner als das Doppelte des stöchiometrischen Anteils gemacht wird. Beispielsweise hat idealerweise ein auf In-Ga-Zn-O basierender einkristalliner Oxid-Halbleiter das folgende stöchiometrische Verhältnis: das Verhältnis von In:Ga:Zn:O ist 1:1:1:4; daher ist in einem Oxid-Halbleiterdünnfilm, dessen Zusammensetzung von InGaZnOx dargestellt ist, x weiter bevorzugt größer als 4 und kleiner als 8.
  • Eine optische Energie oder BT-Belastung zieht ein Wasserstoffion von der M-H-Bindung ab, wodurch eine Verschlechterung bewirkt wird; in dem Fall, in dem Sauerstoff mittels der oben beschriebenen Dotierung hinzugefügt wird, wird der hinzugefügte Sauerstoff jedoch an ein Wasserstoffion gebunden, so dass eine OH-Gruppe gebildet wird. Die OH-Gruppe gibt aufgrund ihrer hohen Bindungsenergie kein Wasserstoffion aus, nicht einmal durch Lichteinstrahlung oder Anlegen einer BT-Belastung an den Transistor, und die OH-Gruppe wird aufgrund ihrer größeren Masse als der Masse eines Wasserstoffions nicht leicht durch den Oxid-Halbleiterfilm übertragen. Entsprechend bewirkt eine OH-Gruppe, die durch eine Sauerstoffdotierung gebildet wird, keine Verschlechterung des Transistors, oder sie kann die Ursachen der Verschlechterung verringern.
  • Ferner hat sich bestätigt, dass dann, wenn die Dicke des Oxid-Halbleiterfilms vergrößert wird, die Schwankung der Schwellenspannung eines Transistors dazu neigt, sich zu vergrößern. Es kann angenommen werden, dass das daran liegt, dass ein Sauerstoffdefizit in dem Oxid-Halbleiterfilm eine Ursache für die Schwankung der Schwellenspannung ist und sich erhöht, wenn die Dicke des Oxid-Halbleiterfilms vergrößert wird. Ein Schritt eines Dotierens eines Oxid-Halbleiterfilms mit Sauerstoff in einem Transistor nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist nicht nur beim Entfernen von Wasserstoff oder Wasser aus dem Oxid-Halbleiterfilm, sondern auch beim Kompensieren des Sauerstoffdefizits in dem Film effektiv. Entsprechend kann die Schwankung der Schwellenspannung in dem Transistor nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung auch unterbunden werden.
  • Metalloxidfilme, die jeweils von einer Komponente gebildet sind, welche ähnlich wie eine Komponente des Oxid-Halbleiterfilms ist, können mit dem Oxid-Halbleiterfilm dazwischen versehen sein, was ebenfalls effektiv zum Verhindern einer Veränderung der elektrischen Eigenschaften ist. Als der Metalloxidfilm, der von einer Komponente gebildet ist, welche ähnlich wie eine Komponente des Oxid-Halbleiterfilms ist, wird insbesondere vorzugsweise ein Film verwendet, der mindestens ein Element, das aus den Bestandelementen des Oxid-Halbleiterfilms ausgewählt wird, enthält. Ein solches Material ist passend zu dem Oxid-Halbleiterfilm, und daher, wenn die Metalloxidfilme mit dem Oxid-Halbleiterfilm dazwischen versehen sind, kann der Zustand der Übergangsstelle zu dem Oxid-Halbleiterfilm günstig gehalten werden. Das heißt, dass durch Vorsehen des Metalloxidfilms, bei dem das oben beschriebene Material verwendet wird, als eines Isolierfilms, der mit dem Oxid-Halbleiterfilm in Kontakt steht, eine Akkumulation von Wasserstoffionen an der Grenzfläche zwischen dem Metalloxidfilm und dem Oxid-Halbleiterfilm und in der Nähe der Grenzfläche unterbunden oder verhindert werden kann. Entsprechend kann im Vergleich zu dem Fall, in dem Isolierfilme, die je von einer anderen Komponente als eine Komponente des Oxid-Halbleiterfilms ausgebildet sind, wie z. B. Siliziumoxidfilme, mit dem Oxid-Halbleiterfilm dazwischen vorgesehen sind, die Wasserstoffkonzentration in der Übergangsstelle zu dem Oxid-Halbleiterfilm, die die Schwellenspannung des Transistors beeinflusst, in ausreichendem Maße verringert werden.
  • Galliumoxidfilme werden vorzugsweise als die Metalloxidfilme verwendet. Da ein Galliumoxid eine große Bandlücke (Eg) aufweist, wird durch Vorsehen der Galliumoxidfilme mit dem Oxid-Halbleiterfilm dazwischen eine Energiebarriere an der Grenzfläche zwischen dem Oxid-Halbleiterfilm und dem Metalloxidfilm ausgebildet, um einen Trägertransport in der Grenzfläche zu verhindern. Folglich wandern Träger nicht von dem Oxid-Halbleiter zu dem Metalloxid, sondern wandern durch den Oxid-Halbleiterfilm. Andererseits durchlaufen Wasserstoffionen die Grenzfläche zwischen dem Oxid-Halbleiter und dem Metalloxid und werden in der Nähe der Übergangsstelle zwischen dem Metalloxid und dem Isolierfilm akkumuliert. Selbst wenn die Wasserstoffionen in der Nähe der Grenzfläche zu dem Isolierfilm akkumuliert werden, wird kein parasitärer Kanal, durch den Träger strömen können, in dem Metalloxidfilm, wie z. B. einem Galliumoxidfilm, ausgebildet, was dazu führt, dass die Schwellenspannung des Transistors nicht beeinflusst wird oder nur sehr wenig beeinflusst wird. Die Energiebarriere in dem Fall, in dem ein Galliumoxid mit einem auf In-Ga-Zn-O basierenden Material in Kontakt steht, beträgt ungefähr 0,8 eV auf der Leitungsbandseite und beträgt ungefähr 0,9 eV auf der Valenzbandseite.
  • Eine technologische Idee bezüglich eines Transistors nach einer Ausführungsform der offenbarten Erfindung besteht darin, die Menge an Sauerstoff, der in zumindest einem/einer von einem Isolierfilm, der mit einem Oxid-Halbleiterfilm in Kontakt steht, dem Oxid-Halbleiterfilm und der Nähe einer Grenzfläche zwischen diesen enthalten ist, durch eine Sauerstoffdotierungsbehandlung zu vergrößern.
  • In dem Fall, in dem ein Oxid-Halbleitermaterial, das Indium enthält, dessen Bindungsstärke zu Sauerstoff relativ schwach ist, für den Oxid-Halbleiterfilm verwendet wird, kann dann, wenn der Isolierfilm, der mit dem Oxid-Halbleiterfilm in Kontakt steht, ein Material enthält, das eine stärkere Bindungsstärke zu Sauerstoff aufweist, wie z. B. Silizium, Sauerstoff in dem Oxid-Halbleiterfilm durch eine Wärmebehandlung abgezogen werden, was ein Auftreten eines Sauerstoffdefizits in der Nähe der Grenzfläche des Oxid-Halbleiterfilms bewirken kann. Bei einem Transistor nach einer Ausführungsform der offenbarten Erfindung kann jedoch das Auftreten eines Sauerstoffdefizits aufgrund des Abziehens von Sauerstoff aus dem Oxid-Halbleiterfilm durch Zuführen von überschüssigem Sauerstoff zu dem Isolierfilm, der mit dem Oxid-Halbleiterfilm in Kontakt steht, unterbunden werden.
  • Hier kann nach der Durchführung einer Sauerstoffdotierungsbehandlung bei dem Herstellungsprozess eines Transistors die Menge an Sauerstoff, die größer als der stöchiometrische Anteil ist, der in dem Oxid-Halbleiterfilm oder dem Isolierfilm, der mit dem Oxid-Halbleiterfilm in Kontakt steht, enthalten ist, zwischen Schichten unterschiedlich sein. Es kann berücksichtigt werden, dass ein chemisches Potenzial von Sauerstoff zwischen den Schichten unterschiedlich ist, wo die Menge an überschüssigem Sauerstoff zwischen diesen unterschiedlich ist, und ein Gleichgewicht oder ein Gleichgewicht im Wesentlichen wird von dem Zustand, wo die chemischen Potenziale unterschiedlich sind, durch eine Wärmebehandlung oder dergleichen bei dem Herstellungsprozess des Transistors erhalten. Daher wird nach einer Sauerstoffdotierungsbehandlung an dem Isolierfilm stärker bevorzugt eine Wärmebehandlung durchgeführt. Durch die Wärmebehandlung nach der Sauerstoffdotierungsbehandlung kann Sauerstoff, der als Überschuss zu dem Isolierfilm zugeführt wird, diffundieren, und eine ausreichende Menge an Sauerstoff kann zu dem Oxid-Halbleiterfilm zugeführt werden. Eine Verteilung des Sauerstoffs in den Gleichgewichtszustand wird nachstehend diskutiert.
  • Der Gleichgewichtszustand bei einer Temperatur T bei einem Druck P bezieht sich auf den Zustand, in dem eine Gibbssche freie Energie der Gesamtheit der Systeme, G, das Minimum ist, und die Gibbssche freie Energie der Gesamtheit der Systeme, G, durch die folgende Formel (1) dargestellt wird.
  • [Formel 1]
    • G(Na, Nb, Nc, ..., T, P) = G(1)(Na, Nb, Nc, ..., T, P) + G(2)(Na, Nb, Nc, ..., T, P) + G(3)(Na, Nb, Nc, ..., T, P) (1)
  • Bei der Formel (1) bezeichnen Bezugssymbole G(1), G(2) und G(3) die Gibbssche freie Energie von Schichten. Bezugssymbole Na, Nb und Nc bezeichnen die Anzahlen von Partikeln, und Bezugssymbole a, b und c bezeichnen Partikelarten. Die Gibbssche freie Energie verändert sich, wie durch die folgende Formel (2) dargestellt ist, wenn das Partikel a von einer i-Schicht zu einer j-Schicht um δNa (j) übertragen wird. [Formel 2]
    Figure 00140001
  • Wenn in der Formel (2) δG 0 ist oder die folgende Formel (3) erfüllt ist, befindet sich das System im Gleichgewichtszustand. [Formel 3]
    Figure 00140002
  • Das Differenzial der Anzahl von Partikeln der Gibbsschen freien Energie entspricht dem chemischen Potenzial, und somit sind die chemischen Potenziale von Partikeln gleichförmig in den sich im Gleichgewichtszustand befindenden Schichten.
  • Mit anderen Worten: insbesondere ist dann, wenn die Menge an Sauerstoff, der in dem mit dem Oxid-Halbleiterfilm in Kontakt stehenden Isolierfilm enthalten ist, ein Überschuss im Vergleich zu der des Oxid-Halbleiterfilms ist, das chemische Potenzial von Sauerstoff relativ klein in dem Oxid-Halbleiterfilm und relativ groß in dem Isolierfilm.
  • Dann wird, wenn die Temperatur der Gesamtheit der Systeme (z. B. hier des Oxid-Halbleiterfilms und des Isolierfilms, der mit dem Oxid-Halbleiterfilm in Kontakt steht) hoch genug wird, damit mittels einer Wärmebehandlung bei dem Herstellungsprozess des Transistors eine Atomdiffusion in der Schicht (in den Schichten) und zwischen den Schichten bewirkt wird, Sauerstoff übertragen, um die chemischen Potenziale gleichmäßig zu machen. Das heißt, dass Sauerstoff in dem Isolierfilm zu dem Oxid-Halbleiterfilm übertragen wird, wodurch das chemische Potenzial des Isolierfilms verringert wird und das chemische Potenzial des Oxid-Halbleiterfilms vergrößert wird.
  • Auf diese Weise wird Sauerstoff, der mittels einer Sauerstoffdotierungsbehandlung als Überschuss zu dem Isolierfilm zugeführt wird, diffundiert, um mittels der folgenden Wärmebehandlung zu dem Oxid-Halbleiterfilm zugeführt zu werden, um zu bewirken, dass die Gesamtheit der Systeme in den Gleichgewichtszustand kommt. Sauerstoff, der, wie oben beschrieben ist, zu dem Oxid-Halbleiterfilm zugeführt wird, ist mit einem Wasserstoffion gebunden, um eine OH-Gruppe zu bilden; dies bewirkt keine Verschlechterung des Transistors oder kann die Ursachen der Verschlechterung verringern. Außerdem ist die Versorgung des Oxid-Halbleiterfilms mit Sauerstoff vorteilhaft effektiv, um ein Sauerstoffdefizit in dem Film zu kompensieren.
  • Ein Transistor, der einen Oxid-Halbleiterfilm aufweist, der dem Entziehen von Wasser oder Wasserstoff durch eine Wärmebehandlung und einer Sauerstoffdotierungsbehandlung unterzogen worden ist, kann zu einem hochzuverlässigen Transistor mit stabilen elektrischen Eigenschaften werden, in dem das Maß an Veränderung der Schwellenspannung vor und nach dem Vorspannungstemperatur-(bias-temperature: BT-)Belastungs-Test reduziert werden kann.
  • Nach einer Ausführungsform der offenbarten Erfindung kann eine Halbleitervorrichtung, die einen Transistor mit hohen elektrischen Eigenschaften und Zuverlässigkeit aufweist, hergestellt werden.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1A bis 1C zeigen eine Ausführungsform einer Halbleitervorrichtung.
  • 2A bis 2F zeigen eine Ausführungsform eines Verfahrens zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung.
  • 3A bis 3D zeigen je eine Ausführungsform einer Halbleitervorrichtung.
  • 4A bis 4F zeigen eine Ausführungsform eines Verfahrens zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung.
  • 5A bis 5C zeigen eine Ausführungsform eines Verfahrens zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung.
  • 6 zeigt eine Ausführungsform einer Halbleitervorrichtung.
  • 7 zeigt eine Ausführungsform einer Halbleitervorrichtung.
  • 8 zeigt eine Ausführungsform einer Halbleitervorrichtung.
  • 9A und 9B zeigen eine Ausführungsform einer Halbleitervorrichtung.
  • 10A und 10B zeigen ein elektronisches Gerät.
  • 11A bis 11F zeigen elektronische Geräte.
  • 12A bis 12C zeigen je eine Ausführungsform einer Halbleitervorrichtung.
  • 13A bis 13D zeigen eine Ausführungsform einer Halbleitervorrichtung.
  • 14A ist eine Draufsicht einer Plasmaeinrichtung, die eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt; 14B ist eine Querschnittansicht dafür.
  • 15 ist ein Diagramm, das Messergebnisse mit SIMS zeigt.
  • 16A und 16B sind quergeschnittene STEM-Bilder.
  • Beste Art zum Durchführen der Erfindung
  • Nachstehend werden Ausführungsformen der Erfindung, die in dieser Beschreibung offenbart wird, ausführlich mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die nachstehende Beschreibung beschränkt und es ist offensichtlich für Fachleute des betreffenden Fachgebiets, dass Modi und Details der vorliegenden Erfindung auf verschiedene Weise verändert werden können. Daher wird die in dieser Beschreibung offenbarte Erfindung nicht als auf die Beschreibung der folgenden Ausführungsformen beschränkt ausgelegt.
  • Die Ordinalzahlen, wie z. B. ”erst” und ”zweit”, in dieser Beschreibung werden der Einfachheit halber verwendet und bezeichnen nicht die Reihenfolge von Schritten oder die Reihenfolge von gestapelten Schichten. Außerdem bezeichnen die Ordinalzahlen in dieser Beschreibung keine besonderen Namen, die die Erfindung in dieser Beschreibung bestimmen.
  • (Ausführungsform 1)
  • In dieser Ausführungsform werden eine Ausführungsform einer Halbleitervorrichtung und eine Ausführungsform eines Verfahrens zum Herstellen der Halbleitervorrichtung unter Verwendung der 1A bis 1C, 2A bis 2F, und 3A bis 3D beschrieben. Ein Transistor, der einen Oxid-Halbleiterfilm aufweist, wird als ein Beispiel der Halbleitervorrichtung in dieser Ausführungsform erklärt.
  • 1A ist eine Draufsicht und 1B und 1C sind Querschnittsansichten von einem Transistor mit unten liegendem Gate, der als ein Beispiel einer Halbleitervorrichtung beschrieben wird. 1A ist die Draufsicht; 1B und 1C sind die Querschnittsansichten entlang A–B bzw. C–D in 1A. Es sei darauf hingewiesen, dass einige der Bestandteile eines Transistors 410 (wie z. B. ein Isolierfilm 407) der Kürze halber in 1A weglassen werden.
  • Der in 1A bis 1C gezeigte Transistor 410 weist über einem Substrat 400 mit einer isolierenden Oberfläche eine Gate-Elektrodenschicht 401, einen Gate-Isolierfilm 402, einen Oxid-Halbleiterfilm 403, eine Source-Elektrodenschicht 405a, eine Drain-Elektrodenschicht 405b und den Isolierfilm 407 auf.
  • Bei dem Transistor 410 in 1A bis 1C ist der Isolierfilm 407 ein Isolierfilm, der einer Sauerstoffdotierungsbehandlung unterzogen worden ist und einen Bereich mit Sauerstoffüberschuss aufweist. Der Bereich mit Sauerstoffüberschuss in dem Isolierfilm 407 kann die Übertragung des Sauerstoffs von dem Oxid-Halbleiterfilm 403 zu dem Isolierfilm 407 verhindern. Außerdem kann Sauerstoff von dem Isolierfilm 407 dem Oxid-Halbleiterfilm 403 zugeführt werden. Infolgedessen kann der Oxid-Halbleiterfilm 403 durch Unterziehen des Isolierfilms 407 einer Sauerstoffdotierungsbehandlung eine ausreichende Menge an Sauerstoff enthalten, und somit kann der Transistor 410 eine höhere Zuverlässigkeit aufweisen.
  • Die Sauerstoffdotierungsbehandlung bedeutet, dass ein Sauerstoffradikal, ein Sauerstoffatom, oder ein Sauerstoffion zu einer Fläche und dem Volumen bzw. Bulk des Oxid-Halbleiterfilms zugeführt wird. Vor allem wird die Zuführung eines Sauerstoffradikals, eines Sauerstoffatoms, oder eines Sauerstoffions zu der Fläche und dem Volumen des Oxid-Halbleiterfilms mit Sauerstoffplasma auch als Sauerstoffplasmadotierungsbehandlung bezeichnet. Das Substrat, über dem der Oxid-Halbleiterfilm ausgebildet ist, steht vorzugsweise während der Sauerstoffdotierungsbehandlung unter Vorspannung.
  • Ein Isolator kann über dem Transistor 410 vorgesehen sein. Damit die Source-Elektrodenschicht 405a oder die Drain-Elektrodenschicht 405b elektrisch an eine Verdrahtung angeschlossen ist, kann eine Öffnung in dem Gate-Isolierfilm 402 oder dergleichen ausgebildet werden. Eine zweite Gate-Elektrode kann ferner oberhalb des Oxid-Halbleiterfilms 403 vorgesehen sein. Der Oxid-Halbleiterfilm 403 wird vorzugsweise in eine Inselform bearbeitet, ist aber nicht notwendigerweise in die Form bearbeitet.
  • 2A bis 2F zeigen ein Beispiel eines Verfahrens zum Herstellen des Transistors 410.
  • Zuerst wird ein leitender Film über dem Substrat 400 mit einer isolierenden Oberfläche ausgebildet und dann einem ersten Fotolithografieprozess unterzogen, so dass die Gate-Elektrodenschicht 401 ausgebildet wird. Es sei darauf hingewiesen, dass eine Fotolackmaske durch ein Tintenstrahlverfahren ausgebildet werden kann. Das Ausbilden der Fotolackmaske durch ein Tintenstrahlverfahren braucht keine Fotomaske, und somit können sich die Herstellungskosten ermäßigen.
  • Es gibt keine bestimmte Begrenzung auf ein Substrat, das als das Substrat 400 mit einer isolierenden Oberfläche verwendet werden kann, solange es eine hohe Wärmebeständigkeit aufweist, mit der es später eine Wärmebehandlung aushalten kann. Ein Glassubstrat aus Bariumborosilikatglas, Alumoborosilikatglas, oder dergleichen, ein Keramiksubstrat, ein Quarzsubstrat, oder ein Saphirsubstrat kann zum Beispiel verwendet werden. Ein einkristallines Halbleitersubstrat oder ein polykristallines Halbleitersubstrat aus Silizium, Siliziumkarbid oder dergleichen; ein Verbund-Halbleitersubstrat aus Siliziumgermanium oder dergleichen; ein SOI-Substrat oder dergleichen kann als das Substrat 400 verwendet werden, oder das Substrat, das ein Halbleiterelement aufweist, kann als das Substrat 400 verwendet werden.
  • Ein flexibles Substrat kann ferner als das Substrat 400 verwendet werden. In dem Fall, in dem ein flexibles Substrat verwendet wird, kann ein Transistor, der einen Oxid-Halbleiterfilm aufweist, direkt über dem flexiblen Substrat ausgebildet werden, oder ein Transistor, der einen Oxid-Halbleiterfilm aufweist, kann über einem anderen Substrat ausgebildet und auf das flexible Substrat übertragen werden. Um den Transistor von dem Substrat zu dem flexiblen Substrat zu übertragen, kann eine Trennschicht zwischen dem Substrat und dem Transistor, der den Oxid-Halbleiterfilm aufweist, angeordnet werden.
  • Ein Isolierfilm, der als ein Basisfilm dient, kann zwischen dem Substrat 400 und der Gate-Elektrodenschicht 401 vorgesehen sein. Der Basisfilm verhindert die Diffusion eines Fremdelements aus dem Substrat 400 und kann ausgebildet werden, um eine einschichtige Struktur oder eine mehrschichtige Struktur aufzuweisen, die einen oder mehrere von einem Siliziumnitridfilm, einem Siliziumoxidfilm, einem Siliziumnitridoxidfilm und einem Siliziumoxynitridfilm verwendet.
  • Die Gate-Elektrodenschicht 401 kann durch ein Plasma-CVD-Verfahren, ein Sputterverfahren, oder dergleichen ausgebildet werden, um eine einschichtige Struktur oder eine mehrschichtige Struktur aufzuweisen, die jedes geeignete der Metallmaterialen, wie z. B. Molybdän, Titan, Tantal, Wolfram, Aluminium, Kupfer, Neodym und Skandium, und ein Legierungsmaterial, das jedes geeignete dieser Materialien als ihre Hauptkomponente enthält, verwendet.
  • Als Nächstes wird der Gate-Isolierfilm 402 über der Gate-Elektrodenschicht 401 ausgebildet. Der Gate-Isolierfilm 402 kann durch ein Plasma-CVD-Verfahren, ein Sputterverfahren, oder dergleichen ausgebildet werden, um eine einschichtige Struktur oder eine mehrschichtige Struktur aufzuweisen, die jedes geeignete von einem Siliziumoxid, einem Siliziumnitrid, einem Siliziumoxynitrid, einem Siliziumnitridoxid, einem Aluminiumoxid, einem Aluminiumnitrid, einem Aluminiumoxynitrid, einem Aluminiumnitridoxid, einem Hafniumoxid, und einem Galliumoxid, und eine Kombination davon verwendet.
  • Es ist besonders bevorzugt, dass ein Isoliermaterial für den Gate-Isolierfilm 402 verwendet wird, das eine Komponente enthält, die ähnlich wie eine Komponente des später ausgebildeten Oxid-Halbleiterfilms ist. Das liegt daran, dass ein solches Material zu dem Oxid-Halbleiterfilm passend ist; somit kann die Verwendung dieses Materials für den Gate-Isolierfilm 402 ermöglichen, einen Zustand einer Grenzfläche zwischen dem Gate-Isolierfilm 402 und dem Oxid-Halbleiterfilm in einem günstigen Zustand zu halten. Hier bedeutet das Enthalten ”einer Komponente, die ähnlich wie eine Komponente eines Oxid-Halbleiterfilms ist” das Enthalten eines oder mehrerer Elemente, die aus den Bestandelementen des Oxid-Halbleiterfilms ausgewählt sind. Beispielsweise wird in dem Fall, in dem der Oxid-Halbleiterfilm unter Verwendung eines auf In-Ga-Zn-O basierenden Oxid-Halbleitermaterials ausgebildet wird, ein Galliumoxid oder dergleichen als ein solches Isoliermaterial angegeben, das eine Komponente enthält, die ähnlich wie eine Komponente des Oxid-Halbleiterfilms ist.
  • In dem Fall, in dem der Gate-Isolierfilm 402 eine mehrschichtige Struktur aufweist, ist es ferner vorteilhaft, die folgende mehrschichtige Struktur zu verwenden: die mehrschichtige Struktur umfasst einen Film, der unter Verwendung eines Isoliermaterials ausgebildet wird, das eine Komponente enthält, die ähnlich wie eine Komponente des Oxid-Halbleiterfilms ist (nachstehend als ein Film a bezeichnet), und einen Film, der ein anderes Material als ein Bestandmaterial des Films a enthält (nachstehend als ein Film b bezeichnet). Der Grund dafür ist wie folgt. Wenn der Isolierfilm 402 eine solche Struktur aufweist, bei der der Film a und der Film b von der Oxid-Halbleiterfilm-Seite aus sequentiell gestapelt sind, wird eine Ladung vorzugsweise in einem Ladungseinfangzentrum an der Grenzfläche zwischen dem Film a und dem Film b im Vergleich zu der Grenzfläche zwischen dem Oxid-Halbleiterfilm und dem Film a eingefangen. Somit kann ein Einfangen von einer Ladung an der Grenzfläche des Oxid-Halbleiterfilms in ausreichendem Maße unterbunden werden, was zu einer höheren Zuverlässigkeit der Halbleitervorrichtung führt.
  • Es sei darauf hingewiesen, dass als eine solche mehrschichtige Struktur eine Schichtung aus einem Galliumoxidfilm und einem Siliziumoxidfilm, eine Schichtung aus einem Galliumoxidfilm und einem Siliziumnitridfilm, oder dergleichen verwendet werden kann.
  • Als das Verfahren zum Ausbilden des Gate-Isolierfilms 402 wird vorzugsweise ein hochdichtes Plasma-CVD-Verfahren unter Verwendung von Mikrowellen (z. B. mit einer Frequenz von 2,45 GHz) eingesetzt, weil eine Isolierschicht dicht werden kann und eine hohe Durchschlagsspannung und hohe Qualität aufweisen kann. Das liegt daran, dass, wenn der hochgereinigte Oxid-Halbleiter mit dem Gate-Isolierfilm von hoher Qualität in engem Kontakt steht, der Grenzflächenzustand verringert werden kann und Eigenschaften der Grenzfläche verbessert werden können.
  • Außerdem kann als ein Gate-Isolierfilm ein Isolierfilm ausgebildet werden, dessen Filmqualität und Grenzflächeneigenschaften zu dem Oxid-Halbleiter durch eine Wärmebehandlung verbessert werden, die nach der Filmausbildung durchgeführt wird. Auf jeden Fall kann jeder Film verwendet werden, solange seine Filmqualität hoch ist, wenn er als ein Gate-Isolierfilm verwendet wird, die Grenzflächenzustandsdichte zu einem Oxid-Halbleiter verringert wird, und eine günstige Grenzfläche gebildet werden kann.
  • Damit der Gate-Isolierfilm 402 und der Oxid-Halbleiterfilm über dem Gate-Isolierfilm 402 Wasserstoff, eine Hydroxyl-Gruppe, und Feuchtigkeit so wenig wie möglich enthalten, ist zu bevorzugen, dass das Substrat 400, über dem die Gate-Elektrodenschicht 401 ausgebildet ist, oder das Substrat 400, über dem Filme bis zu dem Gate-Isolierfilm 402 ausgebildet sind, in einer Vorwärmkammer einer Sputtereinrichtung als eine Vorwärmbehandlung zum Ausbilden des Oxid-Halbleiterfilms vorgewärmt wird, so dass Wasserstoff und Feuchtigkeit, die zu dem Substrat 400 adsorbiert sind, eliminiert und entfernt werden. Als eine Absaugeinheit in der Vorwärmkammer ist eine Kryopumpe wünschenswert. Diese Vorwärmbehandlung kann weggelassen werden. Darüber hinaus kann dieses Vorwärmen an dem Substrat 400, über dem Filme bis zu der Source-Elektrodenschicht 405a und der Drain-Elektrodenschicht 405b ausgebildet sind, vor dem Ausbilden des Isolierfilms 407 durchgeführt werden.
  • Als Nächstes wird ein Oxid-Halbleiterfilm mit einer Dicke von mehr als oder gleich 2 nm und weniger als oder gleich 200 nm, bevorzugt mehr als oder gleich 5 nm und weniger als oder gleich 30 nm über dem Gate-Isolierfilm 402 ausgebildet.
  • Als ein Oxid-Halbleiter für den Oxid-Halbleiterfilm kann jeder geeignete der folgenden Oxid-Halbleiter verwendet werden: ein Vierkomponenten-Metalloxid, wie z. B. ein auf In-Sn-Ga-Zn-O basierender Oxid-Halbleiter; Dreikomponenten-Metalloxide, wie z. B. ein auf In-Ga-Zn-O basierender Oxid-Halbleiter, ein auf In-Sn-Zn-O basierender Oxid-Halbleiter, ein auf In-Al-Zn-O basierender Oxid-Halbleiter, ein auf Sn-Ga-Zn-O basierender Oxid-Halbleiter, ein auf Al-Ga-Zn-O basierender Oxid-Halbleiter und ein auf Sn-Al-Zn-O basierender Oxid-Halbleiter; Zweikomponenten-Metalloxide, wie z. B. ein auf In-Zn-O basierender Oxid-Halbleiter, ein auf Sn-Zn-O basierender Oxid-Halbleiter, ein auf Al-Zn-O basierender Oxid-Halbleiter, ein auf Zn-Mg-O basierender Oxid-Halbleiter, ein auf Sn-Mg-O basierender Oxid-Halbleiter, ein auf In-Mg-O basierender Oxid-Halbleiter und ein auf In-Ga-O basierender Oxid-Halbleiter; ein auf In-O basierender Oxid-Halbleiter; ein auf Sn-O basierender Oxid-Halbleiter; ein auf Zn-O basierender Oxid-Halbleiter und dergleichen. Ferner können die oben genannten Oxid-Halbleiter SiO2 enthalten. Es sei darauf hingewiesen, dass hier beispielsweise der auf In-Ga-Zn-O basierende Oxid-Halbleiter einen Oxidfilm, der Indium (In), Gallium (Ga) und Zink (Zn) enthält, bedeutet, und es gibt keine besondere Einschränkung hinsichtlich des stöchiometrischen Verhältnisses. Der auf In-Ga-Zn-O basierende Oxid-Halbleiter kann ein weiteres Element zusätzlich zu In, Ga und Zn enthalten.
  • Als der Oxid-Halbleiterfilm kann ein Dünnfilm eines Materials, das von der chemischen Formel InMO3(ZnO)m (m > 0) dargestellt wird, verwendet werden. Hier bedeutet M ein oder mehrere Metallelemente, die aus Ga, Al, Mn und Co ausgewählt werden. Beispielsweise kann M Ga, Ga und Al, Ga und Mn, Ga und Co oder dergleichen sein.
  • Für den Oxid-Halbleiterfilm kann vorzugsweise ein Oxid-Halbleiter, der Indium enthält, ein Oxid-Halbleiter, der Indium und Gallium enthält, oder dergleichen verwendet werden.
  • Bei dieser Ausführungsform wird der Oxid-Halbleiterfilm durch ein Sputterverfahren unter Verwendung eines auf In-Ga-Zn-O basierenden Oxid-Halbleiter-Targets zur Filmausbildung ausgebildet. Der Oxid-Halbleiterfilm kann durch ein Sputterverfahren in einer Edelgasatmosphäre (typischerweise Argonatmosphäre), einer Sauerstoffatmosphäre, oder einer gemischten Atmosphäre von einem Edelgas und Sauerstoff ausgebildet werden.
  • Ein Target zum Ausbilden des Oxid-Halbleiterfilms mittels eines Sputterverfahrens ist beispielsweise ein Oxid-Halbleiter-Target zur Filmausbildung, das In2O3, Ga2O3 und ZnO mit einem Zusammensetzungsverhältnis von 1:1:1 [Molverhältnis] enthält, so dass ein In-Ga-Zn-O-Film ausgebildet wird. Ohne Beschränkung auf das Material und die Zusammensetzung des Targets kann beispielsweise ein Oxid-Halbleiter-Target zur Filmausbildung mit dem folgenden Zusammensetzungsverhältnis verwendet werden: das Zusammensetzungsverhältnis von In2O3:Ga2O3:ZnO = 1:1:2 [Molverhältnis].
  • Außerdem ist die Füllmenge des Oxid-Halbleiter-Targets zur Filmausbildung höher als oder gleich 90% und niedriger als oder gleich 100%, vorzugsweise höher als oder gleich 95% und niedriger als oder gleich 99,9%. Unter Verwendung des Oxid-Halbleiter-Targets zur Filmausbildung mit einer solchen hohen Füllmenge kann ein dichter Oxid-Halbleiterfilm ausgebildet werden.
  • Es ist zu bevorzugen, dass ein hochreines Gas, in dem Fremdstoffe, wie z. B. Wasserstoff, Wasser, Hydroxyl, und Hydrid entfernt werden, als ein Sputtergas zum Ausbilden des Oxid-Halbleiterfilms verwendet wird.
  • Das Substrat wird in einer Abscheidekammer festgehalten, die unter einem reduzierten Druck gehalten wird, und die Substrattemperatur wird auf eine Temperatur eingestellt, die höher als oder gleich 100°C und niedriger als oder gleich 600°C ist, vorzugsweise höher als oder gleich 200°C und niedriger als oder gleich 400°C ist. Indem der Oxid-Halbleiterfilm während des Erwärmens des Substrats ausgebildet wird, kann die Konzentration des Fremdstoffs, der in dem Oxid-Halbleiterfilm enthalten ist, verringert werden. Ferner kann Beschädigung aufgrund von Sputtern unterbunden werden. Dann wird ein Sputtergas, in dem Wasserstoff und Feuchtigkeit entfernt sind, in die Abscheidekammer eingeleitet, aus der verbleibende Feuchtigkeit entfernt wird, und der Oxid-Halbleiterfilm wird unter Verwendung des Targets über dem Substrat 400 ausgebildet. Zum Entfernen von Feuchtigkeit, die in der Abscheidekammer verbleibt, wird vorzugsweise eine Einfang-Vakuumpumpe, wie z. B. eine Kryopumpe, eine Ionenpumpe oder eine Titan-Sublimationspumpe verwendet. Als eine Absaugeinheit kann eine Turbo-Molekularpumpe, die eine Kühlfalle aufweist, verwendet werden. In der Abscheidekammer, die mit der Kryopumpe entleert wird, werden beispielsweise ein Wasserstoffatom, eine Verbindung, die ein Wasserstoffatom enthält, wie z. B. Wasser (ferner vorzugsweise auch eine Verbindung, die ein Kohlenstoffatom enthält) und dergleichen entfernt, wodurch die Konzentration eines Fremdstoffs in dem Oxid-Halbleiterfilm, der in der Abscheidekammer ausgebildet wird, verringert werden kann.
  • Als ein Beispiel für die Filmausbildungsbedingungen wird das Folgende eingesetzt: die Distanz zwischen dem Substrat und dem Target beträgt 100 mm, der Druck beträgt 0,6 Pa, die Gleichstrom-(direct current: DC-)Leistung beträgt 0,5 kW und die Atmosphäre ist eine Sauerstoffatmosphäre (die Strömungsmenge des Sauerstoffs beträgt 100%). Eine gepulste Gleichstromquelle wird bevorzugt, da pulverförmige Substanzen (auch als Partikel oder Staub bezeichnet), die bei der Abscheidung erzeugt werden, reduziert werden können und die Filmdicke gleichförmig sein kann.
  • Dann wird der Oxid-Halbleiterfilm in einen inselförmigen Oxid-Halbleiterfilm 441 durch einen zweiten Fotolithografieprozess bearbeitet (siehe 2A). Eine Fotolackmaske zum Ausbilden des inselförmigen Oxid-Halbleiterfilms 441 kann durch ein Tintenstrahlverfahren ausgebildet werden. Ausbilden der Fotolackmaske durch ein Tintenstrahlverfahren braucht keine Fotomaske und somit können sich die Herstellungskosten ermäßigen.
  • In dem Fall, in dem ein Kontaktloch in dem Gate-Isolierfilm 402 ausgebildet wird, können ein Schritt zum Ausbilden des Kontaktlochs und die Bearbeitung des Oxid-Halbleiterfilms gleichzeitig durchgeführt werden.
  • Es sei darauf hingewiesen, dass das Ätzen des Oxid-Halbleiterfilms Trockenätzen, Nassätzen, oder sowohl Trockenätzen als auch Nassätzen sein kann. Als ein Ätzmittel zum Nassätzen des Oxid-Halbleiterfilms kann zum Beispiel eine gemischte Lösung von Phosphorsäure, Essigsäure und Salpetersäure, oder dergleichen verwendet werden. Als das Ätzmittel kann auch ITO07N (von KANTO CHEMICAL CO., INC. hergestellt wird) verwendet werden.
  • Danach wird eine Wärmebehandlung an dem Oxid-Halbleiterfilm 441 durchgeführt. Durch diese Wärmebehandlung kann überschüssiger Wasserstoff (einschließlich Wassers und einer Hydroxyl-Gruppe) entfernt werden (Entziehen von Wasser oder Wasserstoff), die Struktur des Oxid-Halbleiterfilms kann verbessert werden, und Defektniveaus in einer Energielücke können verringert werden. Die Temperatur bei der Wärmebehandlung ist höher als oder gleich 250°C und niedriger als oder gleich 750°C, oder höher als oder gleich 400°C und niedriger als die Entspannungsgrenze des Substrats. In dieser Ausführungsform wird das Substrat in einen Elektroofen, der eine Art von Wärmebehandlungseinrichtung ist, hineingesetzt, und der Oxid-Halbleiterfilm wird eine Stunde lang einer Wärmebehandlung bei 450°C in einer Stickstoffatmosphäre unterzogen. Weil man Aussetzen des Substrats zu der Luft verhindert, wird die Mischung von Wasser und Wasserstoff in den Oxid-Halbleiterfilm verhindert, und der Oxid-Halbleiterfilm 403 wird dadurch erhalten (siehe 2B).
  • Es sei darauf hingewiesen, dass die Wärmebehandlungseinrichtung nicht auf den Elektroofen beschränkt ist und eine Einrichtung zum Erwärmen eines Objekts durch Wärmeleitung oder Wärmestrahlung von einem Erhitzer, wie z. B. einem Widerstand-Erhitzer, verwendet werden kann. Beispielsweise kann eine RTA-(rapid thermal anneal)Einrichtung, wie z. B. eine GRTA-(gas rapid thermal anneal)Einrichtung oder eine LRTA-(lamp rapid thermal anneal)Einrichtung verwendet werden. Eine LRTA-Einrichtung ist eine Einrichtung zum Erwärmen eines Objekts durch Bestrahlung mit Licht (elektromagnetische Wellen), das von einer Lampe emittiert wird, wie z. B. einer Halogenlampe, einer Metall-Halogenid-Lampe, einer Xenonbogenlampe, einer Kohlebogenlampe, einer Hochdruck-Natriumlampe oder einer Hochdruck-Quecksilberlampe. Eine GRTA-Einrichtung ist eine Einrichtung zum Durchführen einer Wärmebehandlung unter Verwendung eines Hochtemperaturgases. Als das Hochtemperaturgas wird ein Inertgas, das nicht mit einem Objekt durch eine Wärmebehandlung reagiert, wie z. B. Stickstoff oder ein Edelgas wie Argon, verwendet.
  • Als die Wärmebehandlung kann zum Beispiel GRTA durchgeführt werden, bei dem das Substrat in ein Inertgas hineingesteckt wird, das auf eine Hochtemperatur von 650°C bis 700°C erwärmt wird, und einige Minuten lang erwärmt wird, und dann das Substrat von dem Inertgas herausgenommen wird.
  • Bei der Wärmebehandlung ist es zu bevorzugen, dass Stickstoff oder das Edelgas, wie z. B. Helium, Neon oder Argon, nicht Wasser, Wasserstoff und dergleichen enthält. Die Reinheit von Stickstoff oder dem Edelgas, wie z. B. Helium, Neon oder Argon, das in die Wärmebehandlungseinrichtung eingebracht wird, ist vorzugsweise auf größer als oder gleich 6N (99,9999%), stärker vorzugsweise größer als oder gleich 7N (99,99999%) eingestellt (das heißt, dass die Konzentration der Fremdstoffe vorzugsweise kleiner als oder gleich 1 ppm, stärker vorzugsweise kleiner als oder gleich 0,1 ppm ist).
  • Darüber hinaus kann ein hochreines Sauerstoffgas, ein hochreines N2O-Gas oder eine ultratrockene Luft (der Feuchtigkeitsgehalt ist kleiner als oder gleich 20 ppm (–55°C durch Umwandeln in einen Taupunkt), bevorzugt kleiner als oder gleich 1 ppm, stärker bevorzugt kleiner als oder gleich 10 ppb bei der Messung unter Verwendung eines Taupunktmessers eines Cavity Ringdown-Laserspektroskopie-(CRDS-)Systems) in den gleichen Ofen eingeleitet werden, nachdem der Oxid-Halbleiterfilm durch die Wärmebehandlung erwärmt worden ist. Es ist zu bevorzugen, dass Wasser, Wasserstoff und dergleichen nicht in dem Sauerstoffgas oder in dem N2O-Gas enthalten werden. Die Reinheit des Sauerstoffgases oder des N2O-Gases, das in die Wärmebehandlungseinrichtung eingeleitet wird, ist bevorzugt größer als oder gleich 6N, stärker bevorzugt größer als oder gleich 7N (das heißt, dass die Konzentration der Fremdstoffe in dem Sauerstoffgas oder dem N2O-Gas bevorzugt niedriger als oder gleich 1 ppm, stärker bevorzugt niedriger als oder gleich 0,1 ppm ist). Das Sauerstoffgas oder das N2O-Gas wirkt Sauerstoff zuzuführen, das eine Hauptkomponente des Oxid-Halbleiters ist und in dem Schritt zum Entfernen eines Fremdstoffs zum Entziehen von Wasser oder Wasserstoff verringert wird. Dadurch kann der Oxid-Halbleiterfilm zu einem hochgereinigten elektrisch i-(intrinsischen)Oxid-Halbleiterfilm werden.
  • Die Wärmebehandlung kann auch an dem Oxid-Halbleiterfilm durchgeführt werden, der noch nicht in den inselförmigen Oxid-Halbleiterfilm bearbeitet worden ist. In diesem Fall wird das Substrat nach der Wärmebehandlung aus der Wärmebehandlungseinrichtung herausgenommen, und ein Fotolithografieprozess wird an dem Oxid-Halbleiterfilm durchgeführt. Die Wärmebehandlung kann durchgeführt werden, nachdem eine Source-Elektrodenschicht und eine Drain-Elektrodenschicht über dem inselförmigen Oxid-Halbleiterfilm ausgebildet worden sind, sofern der Oxid-Halbleiterfilm vor der Wärmebehandlung ausgebildet wird.
  • Als Nächstes wird ein leitender Film zum Ausbilden einer Source-Elektrodenschicht und einer Drain-Elektrodenschicht (einschließlich einer Verdrahtung, die in derselben Schicht wie die Source-Elektrodenschicht und die Drain-Elektrodenschicht ausgebildet ist) über dem Gate-Isolierfilm 402 und dem Oxid-Halbleiterfilm 403 ausgebildet. Als der leitende Film, der als die Source-Elektrodenschicht und die Drain-Elektrodenschicht dient, kann beispielsweise ein Metallfilm, der ein Element enthält, das aus Al, Cr, Cu, Ta, Ti, Mo und W ausgewählt wird, oder ein Metallnitridfilm, der jedes geeignete der oben genannten Elemente als seine Komponente enthält (z. B. ein Titannitridfilm, ein Molybdännitridfilm oder ein Wolframnitridfilm), verwendet werden. Ein Film aus einem einen hohen Schmelzpunkt aufweisenden Metall, wie z. B. Ti, Mo oder W oder ein Metallnitridfilm aus jedem geeigneten dieser Elemente (z. B. ein Titannitridfilm, ein Molybdännitridfilm oder ein Wolframnitrifilm) kann über und/oder unter dem Metallfilm, wie z. B. einem Al-Film oder einem Cu-Film angeordnet werden, um den leitenden Film, der als die Source-Elektrodenschicht und die Drain-Elektrodenschicht dient, auszubilden. Alternativ kann der leitende Film, der für die Source-Elektrodenschicht und die Drain-Elektrodenschicht verwendet wird, unter Verwendung eines leitenden Metalloxids ausgebildet werden. Als das leitende Metalloxid kann ein Indiumoxid (In2O3), ein Zinnoxid (SnO2), ein Zinkoxid (ZnO), eine Legierung aus Indiumoxid und Zinnoxid (In2O3-SnO2; abgekürzt zu ITO), eine Legierung aus Indiumoxid und Zinkoxid (In2O3-ZnO) oder jedes geeignete dieser Metalloxidmaterialien, das Siliziumoxid enthält, verwendet werden.
  • Durch einen dritten Fotolithografieprozess wird eine Fotolackmaske über dem leitenden Film ausgebildet, und der leitende Film wird selektiv geätzt, und daher werden die Source-Elektrodenschicht 405a und die Drain-Elektrodenschicht 405b ausgebildet. Dann wird die Fotolackmaske entfernt (siehe 2C).
  • Um die Anzahl der Fotomasken und Schritte in einem Fotolithografieprozess zu reduzieren, kann ein Schritt zum Ätzen unter Verwendung einer Mehrtonmaske durchgeführt werden, die eine Belichtungsmaske ist und durch die Licht durchgelassen wird, um eine Vielzahl von Intensitäten aufzuweisen. Eine Fotolackmaske, die unter Verwendung einer Mehrtonmaske ausgebildet wird, weist eine Vielzahl von Dicken auf und kann ferner durch Ätzen in der Form verändert werden; somit kann die Fotolackmaske in einer Vielzahl von Ätzschritten für unterschiedliche Muster verwendet werden. Daher kann eine Fotolackmaske für mindestens zwei Arten von unterschiedlichen Mustern unter Verwendung einer Mehrtonmaske ausgebildet werden. Infolgedessen kann die Anzahl der Fotomasken reduziert werden, und damit kann auch die Anzahl der Schritte in dem Fotolithografieprozess reduziert werden, wodurch ein Herstellungsprozess vereinfacht werden kann.
  • Es ist erwünscht, dass die Ätzbedingungen optimiert werden, um nicht den Oxid-Halbleiterfilm 403 beim Ätzen des leitenden Films zu ätzen und schneiden. Jedoch ist es schwer solche Ätzbedingungen zu erreichen, unter den nur der leitende Film geätzt wird und der Oxid-Halbleiterfilm 403 gar nicht geätzt wird. Unter Umständen wird der Oxid-Halbleiterfilm 441 durch das Ätzen des leitenden Films teilweise geätzt, und somit wird ein Oxid-Halbleiterfilm mit einer Rille (einem niedrigen Teil) ausgebildet.
  • In dieser Ausführungsform wird ein Ti-Film als der leitende Film verwendet, und ein auf In-Ga-Zn-O basierender Oxid-Halbleiter wird als der Oxid-Halbleiterfilm 403 verwendet, und daher wird Ammoniak-Wasserstoffperoxid (eine Mischung von Ammoniak, Wasser und Wasserstoffperoxid) als ein Ätzmittel verwendet.
  • Als Nächstes wird der Isolierfilm 407, der mit einem Teil des Oxid-Halbleiterfilms 403 in Kontakt steht, ausgebildet, um die Source-Elektrodenschicht 405a und die Drain-Elektrodenschicht 405b zu bedecken (siehe 2D).
  • Der Isolierfilm 407 kann angemessen mit einer Dicke von zumindest mehr als oder gleich 1 nm durch ein Verfahren, wie z. B. ein Sputterverfahren ausgebildet werden, mit dem Fremdstoffe, wie z. B. Wasser und Wasserstoff nicht in den Isolierfilm 407 eintreten. Es ist zu bevorzugen, dass ein hochreines Gas, in dem Fremdstoffe, wie z. B. Wasserstoff, Wasser, Hydroxyl, und Hydrid entfernt werden, als ein Sputtergas zum Ausbilden des Films verwendet wird. Wenn der Isolierfilm 407 Wasserstoff enthält, wird Eintreten des Wasserstoffs in den Oxid-Halbleiterfilm oder Herausziehen des Sauerstoffs von dem Oxid-Halbleiterfilm durch Wasserstoff verursacht. Dann könnte der Widerstand eines Rückkanals des Oxid-Halbleiterfilms fallen (der Rückkanal könnte ein n-Kanal sein), und ein parasitärer Kanal könnte ausgebildet werden. Deshalb ist es wichtig, dass ein Verfahren zur Filmausbildung, in dem Wasserstoff nicht verwendet wird, eingesetzt wird, um den Isolierfilm 407 auszubilden, der möglichst wenig Wasserstoff enthält.
  • Als der Isolierfilm 407 kann typischerweise ein anorganischer Isolierfilm, wie z. B. ein Siliziumoxidfilm, ein Siliziumoxynitridfilm, ein Aluminiumoxidfilm, ein Aluminiumoxynitridfilm oder ein Galliumoxidfilm verwendet werden.
  • In dieser Ausführungsform wird ein 200 nm dicker Galliumoxidfilm als der Isolierfilm 407 durch ein Sputterverfahren ausgebildet.
  • Es ist besonders bevorzugt, dass ein Isoliermaterial, das eine Komponente enthält, die ähnlich wie eine Komponente des Oxid-Halbleiterfilms 403 ist, für den Isolierfilm 407 wie bei dem Gate-Isolierfilm 402 verwendet wird. Das liegt daran, dass ein solches Material zu dem Oxid-Halbleiterfilm passend ist; somit kann die Verwendung dieses Materials für den Isolierfilm 407 einen günstigen Zustand der Grenzfläche zwischen dem Isolierfilm und dem Oxid-Halbleiterfilm halten. Beispielsweise kann in dem Fall, in dem der Oxid-Halbleiterfilm unter Verwendung eines auf In-Ga-Zn-O basierenden Oxid-Halbleitermaterials ausgebildet wird, ein Galliumoxid als ein Beispiel des Isoliermaterials angegeben werden, das eine Komponente enthält, die ähnlich wie eine Komponente des Oxid-Halbleiterfilms 403 ist.
  • In dem Fall, in dem der Isolierfilm 407 eine mehrschichtige Struktur aufweist, ist es ferner vorteilhaft, die folgende mehrschichtige Struktur zu verwenden: die mehrschichtige Struktur umfasst einen Film, der unter Verwendung eines Isoliermaterials ausgebildet wird, das eine Komponente enthält, die ähnlich wie eine Komponente des Oxid-Halbleiterfilms ist (nachstehend als ein Film a bezeichnet), und einen Film, der ein anderes Material als ein Bestandmaterial des Films a enthält (nachstehend als ein Film b bezeichnet). Der Grund dafür ist wie folgt. Wenn der Isolierfilm 407 eine solche Struktur aufweist, bei der der Film a und der Film b von der Oxid-Halbleiterfilm-Seite aus sequentiell gestapelt sind, wird eine Ladung vorzugsweise in einem Ladungseinfangszentrum an der Grenzfläche zwischen dem Film a und dem Film b im Vergleich zu der Grenzfläche zwischen dem Oxid-Halbleiterfilm und dem Film a eingefangen. Somit kann ein Einfangen von einer Ladung an der Grenzfläche des Oxid-Halbleiterfilms in ausreichendem Maße unterbunden werden, was zu einer höheren Zuverlässigkeit der Halbleitervorrichtung führt.
  • Beispielsweise kann als der Isolierfilm 407 eine mehrschichtige Struktur, bei der ein Galliumoxidfilm und ein Siliziumoxidfilm an der Oxid-Halbleiterfilm 403-Seite gestapelt sind, oder eine mehrschichtige Struktur, bei der ein Galliumoxidfilm und ein Siliziumnitridfilm an der Oxid-Halbleiterfilm 403-Seite gestapelt sind, bevorzugt verwendet werden.
  • Damit man die verbleibende Feuchtigkeit in der Abscheidekammer beim Ausbilden des Isoliersfilms 407 auf die gleiche Weise wie beim Ausbilden des Oxid-Halbleiterfilms entfernt, wird eine Einfang-Vakuumpumpe (wie z. B. eine Kryopumpe) bevorzugt verwendet. Wenn der Isolierfilm 407 in der Abscheidekammer ausgebildet wird, die mit einer Kryopumpe entleert wird, kann die Konzentration der Fremdstoffe des Isolierfilms 407 verringert werden. Als eine Absaugeinheit zum Entfernen der verbleibenden Feuchtigkeit in der Abscheidekammer des Isolierfilms 407 kann eine Turbopumpe mit einer Kühlfalle verwendet werden.
  • Nach dem Ausbilden des Isolierfilms 407 kann eine Wärmebehandlung bei einer Temperatur von höher als oder gleich 250°C und niedriger als oder gleich 700°C, bevorzugt höher als oder gleich 450°C und niedriger als oder gleich 600°C oder niedriger als die Entspannungsgrenze des Substrats durchgeführt werden. Die Wärmebehandlung wird durchgeführt, während der Sauerstoff enthaltende Isolierfilm 407 und der Oxid-Halbleiterfilm 403 miteinander in Kontakt stehen. Somit kann Sauerstoff, der aufgrund der Behandlung zum Entziehen von Wasser (oder zum Entziehen von Wasserstoff) reduziert werden kann, von dem Isolierfilm 407 zu dem Oxid-Halbleiterfilm 403 zugeführt werden. Die Wärmebehandlung kann in einer Atmosphäre von Stickstoff, Sauerstoff, einer ultratrockenen Luft oder einem Edelgas (Argon, Helium oder dergleichen) durchgeführt werden. Es sei darauf hingewiesen, dass es bevorzugt ist, dass Wasser, Wasserstoff oder dergleichen nicht in der Atmosphäre von Stickstoff, Sauerstoff, der ultratrockenen Luft oder einem Edelgas enthalten ist. Ferner beträgt die Reinheit von Stickstoff, Sauerstoff oder einem Edelgas, der/das in eine Wärmebehandlungseinrichtung eingebracht wird, bevorzugt höher als oder gleich 6N (99,9999%) (das heißt, dass die Konzentration der Fremdstoffe weniger als oder gleich 1 ppm beträgt), stärker bevorzugt höher als oder gleich 7N (99,99999%) (das heißt, dass die Konzentration der Fremdstoffe weniger als oder gleich 0,1 ppm beträgt).
  • Als Nächstes wird der Isolierfilm 407 einer Sauerstoffdotierungsbehandlung unterzogen (siehe 2E). Durch Dotierung des Isolierfilms 407 mit Sauerstoff 421 kann der Isolierfilm 407 Sauerstoff enthalten. Infolgedessen wird ein Bereich mit Sauerstoffüberschuss in dem Isolierfilm 407 ausgebildet, wodurch die Übertragung des Sauerstoffs von dem Oxid-Halbleiterfilm 403 zu dem Isolierfilm 407 verhindert werden kann. Falls der Isolierfilm 407 dünn genug ist oder die unten angegebene Wärmebehandlung durchgeführt wird, kann Sauerstoff zu der Nähe der Grenzfläche zwischen dem Isolierfilm 407 und dem Oxid-Halbleiterfilm 403, dem Oxid-Halbleiterfilm 403, der Nähe der Grenzfläche zwischen dem Oxid-Halbleiterfilm 403 und dem Gate-Isolierfilm 402, oder dem Gate-Isolierfilm 402 zugeführt werden. In diesem Fall ist die Menge an Sauerstoff in dem Isolierfilm 407 größer als der stöchiometrische Anteil des Isolierfilms 407, bevorzugt größer als der stöchiometrische Anteil und kleiner als vier Mal der stöchiometrische Anteil, stärker bevorzugt größer als der stöchiometrische Anteil und kleiner als das Doppelte des stöchiometrischen Anteils. Alternativ kann die Menge an Sauerstoff größer als Y, bevorzugt größer als Y und kleiner als 4Y, stärker bevorzugt größer als Y und kleiner als 2Y sein, wobei die Menge an Sauerstoff in dem Fall, in dem ein Material des Isolierfilms ein Einkristall ist, Y ist. Bei einer weiteren Alternative kann die Menge an Sauerstoff größer als Z, bevorzugt größer als Z und kleiner als 4Z, stärker bevorzugt größer als Z und kleiner als 2Z sein, auf der Basis der Menge an Sauerstoff Z in dem Isolierfilm in dem Fall, in dem keine Sauerstoffdotierungsbehandlung durchgeführt wird. Daher ist in dem Isolierfilm 407 die Menge an Sauerstoff höher als die Menge an Wasserstoff.
  • Beispielsweise weist in dem Fall, in dem ein Isolierfilm verwendet wird, dessen Zusammensetzung von GaOx (x > 0) dargestellt wird, ein Galliumoxid das folgende stöchiometrische Verhältnis: Ga:O = 1:1,5 auf; somit wird ein Isolierfilm mit einem Bereich mit Sauerstoffüberschuss ausgebildet, in dem x größer als 1,5 und kleiner als 6 ist. Alternativ weist in dem Fall, in dem ein Isolierfilm verwendet wird, dessen Zusammensetzung von SiOx (x > 0) dargestellt wird, ein Siliziumoxid das folgende stöchiometrische Verhältnis: Si:O = 1:2 auf; somit wird ein Isolierfilm mit einem Bereich mit Sauerstoffüberschuss ausgebildet, in dem x größer als 2 und kleiner als 8 ist. Ein solcher Bereich mit Sauerstoffüberschuss kann zumindest in einem Teil des Isolierfilms (einschließlich seiner Grenzfläche) vorhanden sein.
  • Der Sauerstoff 421 kann von einer Plasmaerzeugungseinrichtung oder einer Ozonerzeugungseinrichtung erzeugt werden. Insbesondere kann dann, wenn eine Einrichtung zum Ätzen einer Halbleitervorrichtung, eine Einrichtung zum Veraschen einer Fotolackmaske oder dergleichen verwendet wird und der Sauerstoff 421 erzeugt wird, der Oxid-Halbleiterfilm 403 bearbeitet werden. Hier enthält der Sauerstoff 421 zumindest eins von einem Sauerstoffradikal, einem Sauerstoffatom, und einem Sauerstoffion.
  • Es sei darauf hingewiesen, dass es bevorzugt ist, eine elektrische Vorspannung an das Substrat anzulegen, um eine Sauerstoffdotierung besser durchzuführen.
  • Es sei darauf hingewiesen, dass es bevorzugt ist, dass nach der Sauerstoffdotierungsbehandlung eine Wärmebehandlung durchgeführt wird. Die Wärmebehandlung wird bei einer Temperatur von, z. B., höher als oder gleich 150°C und niedriger als oder gleich 470°C durchgeführt. Durch diese Wärmebehandlung nach der Sauerstoffdotierungsbehandlung kann eine ausreichende Menge von Sauerstoff zu dem Oxid-Halbleiterfilm zugeführt werden. Es gibt keine Beschränkung hinsichtlich des Zeitpunkts der Wärmebehandlung zum Erzielen des Effekts, solange sie nach der Sauerstoffdotierungsbehandlung erfolgt. Ferner können die Sauerstoffdotierungsbehandlung und die Wärmebehandlung wiederholt werden. Durch wiederholtes Durchführen der Sauerstoffdotierung und der Wärmebehandlung kann der Transistor eine höhere Zuverlässigkeit bieten. Die Anzahl von Wiederholungen kann auf geeignete Weise festgelegt werden.
  • Hier ist die Menge an Sauerstoff in dem Oxid-Halbleiterfilm 403 bevorzugt größer als der stöchiometrische Anteil des Oxid-Halbleiterfilms 403, stärker bevorzugt größer als der stöchiometrische Anteil und kleiner als das Doppelte des stöchiometrischen Anteils. Das liegt daran, dass, wenn die Menge an Sauerstoff zu groß ist, der Oxid-Halbleiterfilm 403 Wasserstoff aufnehmen könnte, als ob er eine Wasserstoff lagernde Legierung wäre. Alternativ kann die Menge an Sauerstoff größer als Y, bevorzugt größer als Y und kleiner als 2Y sein, wobei die Menge an Sauerstoff in dem Fall, in dem ein Material des Oxid-Halbleiterfilms ein Einkristall ist, Y ist. Bei einer weiteren Alternative kann die Menge an Sauerstoff größer als Z, bevorzugt größer als Z und kleiner als 2Z sein, auf der Basis der Menge an Sauerstoff Z in dem Oxid-Halbleiterfilm in dem Fall, in dem keine Sauerstoffdotierungsbehandlung durchgeführt wird. Daher ist in dem Oxid-Halbleiterfilm die Menge an Sauerstoff höher als die Menge an Wasserstoff.
  • Im Falle eines Materials, dessen einkristalline Struktur von In-GaO3(ZnO)m (m > 0) dargestellt wird, wird die Zusammensetzung des Oxid-Halbleiterfilms 403 von InGaZnmOx dargestellt; daher kann x größer als 4 und kleiner als 8 sein, wenn m 1 ist (InGaZnO4), und x kann größer als 5 und kleiner als 10 sein, wenn m 2 ist (InGaZn2O5). Ein solcher Bereich mit Sauerstoffüberschuss kann in zumindest einem Teil des Oxid-Halbleiters (einschließlich seiner Übergangsstelle) vorhanden sein.
  • In dem Oxid-Halbleiterfilm ist Sauerstoff eines der Haupt-Bestandmaterialien. Somit ist es schwierig, die Sauerstoffkonzentration des Oxid-Halbleiterfilms mittels eines Verfahrens, wie z. B. der Sekundärionen-Massenspektrometrie (SIMS), genau zu ermitteln. Mit anderen Worten: es kann gesagt werden, dass es schwierig ist zu bestimmen, ob Sauerstoff absichtlich zu dem Oxid-Halbleiterfilm hinzugefügt worden ist.
  • Übrigens ist es bekannt, dass Sauerstoff Isotope, wie z. B. 17O und 18O enthält, und die Anteile von 17O und 18O in allen Sauerstoffatomen in der Natur ungefähr 0,037% bzw. ungefähr 0,204% betragen. Das heißt, dass es möglich ist, die Konzentrationen dieser Isotope in dem Oxid-Halbleiterfilm mittels eines Verfahrens, wie z. B. SIMS, zu messen; daher kann die Sauerstoffkonzentration des Oxid-Halbleiterfilms durch Messen der Konzentrationen dieser Isotope genauer ermittelt werden. Somit können die Konzentrationen dieser Isotope gemessen werden, um zu bestimmen, ob Sauerstoff absichtlich zu dem Oxid-Halbleiterfilm hinzugefügt worden ist.
  • Beispielsweise kann dann, wenn die Konzentration von 16O als Referenz verwendet wird, gesagt werden, dass D1 (16O) > D2 (18O) erfüllt wird, unter der Konzentration eines Isotops von Sauerstoff D1 (16O) in einem Bereich des mit Sauerstoff dotierten Oxid-Halbleiterfilms und der Konzentration eines Isotops von Sauerstoff D2 (16O) in einem Bereich des Oxid-Halbleiterfilms, die nicht mit Sauerstoff dotiert ist.
  • Es wird bevorzugt, dass zumindest ein Teil des Sauerstoffs 421, der zu dem Isolierfilm 407 hinzugefügt wird, offene Bindungen in dem Oxid-Halbleiterfilm aufweist, nachdem er zu dem Oxid-Halbleiter zugeführt worden ist. Der Grund dafür ist, dass solche offenen Bindungen mit Wasserstoff verbunden werden, der in dem Film verbleibt, so dass Wasserstoff fixiert werden kann (zu einem unbeweglichen Ion gemacht werden kann).
  • Mittels des oben beschriebenen Prozesses wird der Transistor 410 ausgebildet (siehe 2F). Der Transistor 410 ist ein Transistor, der den Oxid-Halbleiterfilm 403 aufweist, der hochgereinigt wird, indem man absichtlich einen Fremdstoff, wie z. B. Wasserstoff, Wasser, eine Hydroxyl-Gruppe, oder Hydrid (auch eine Wasserstoffverbindung bezeichnet) durch eine Wärmebehandlung zum Entziehen von Wasser oder Wasserstoff entfernt. Die Anzahl der Träger in dem hochgereinigten Oxid-Halbleiterfilm 403 ist sehr klein (nahe null). Außerdem kann dann, wenn die Sauerstoffdotierungsbehandlung an dem Isolierfilm 407 durchgeführt wird, um den Bereich mit Sauerstoffüberschuss auszubilden, Abziehen von Sauerstoff aus dem Oxid-Halbleiterfilm 403 unterbunden werden, und daher kann das Auftreten des Sauerstoffdefizits in dem Oxid-Halbleiterfilm oder in der Nähe der Übergangsstelle des Oxid-Halbleiterfilms unterbunden werden. Außerdem kann dann, wenn Sauerstoff zu dem Oxid-Halbleiterfilm 403 durch die Sauerstoffdotierungsbehandlung oder die Wärmebehandlung nach der Sauerstoffdotierungsbehandlung zugeführt wird, das Sauerstoffdefizit des Oxid-Halbleiterfilms 403 kompensiert werden, und verbleibende Wasserstoffionen in dem Oxid-Halbleiterfilm 403 können fixiert werden. Daher wird eine Änderung der elektrischen Eigenschaften des Transistors 410 unterbunden, und der Transistor 410 ist elektrisch stabil.
  • 3A bis 3D zeigen andere strukturelle Beispiele von Transistoren nach dieser Ausführungsform.
  • Ein Transistor 440 in 3A ist gleich dem Transistor 410, weil er aufweist: über dem Substrat 400 mit einer isolierenden Oberfläche, die Gate-Elektrodenschicht 401, den Gate-Isolierfilm 402, den Oxid-Halbleiterfilm 403, die Source-Elektrodenschicht 405a, die Drain-Elektrodenschicht 405b und den Isolierfilm 407, der einer Sauerstoffdotierungsbehandlung unterzogen worden ist. Zusätzlich zu den oben angegebenen Bestandteilen wird in dem Transistor 440 ein Isolierfilm 409 über dem Isolierfilm 407 als ein Schutzisolierfilm ausgebildet, der Eintreten der Fremdstoffe, wie z. B. Feuchtigkeit und Wasserstoff in den Oxid-Halbleiterfilm 403 und Herausziehen des Sauerstoffs von dem Gate-Isolierfilm 402, dem Oxid-Halbleiterfilm 403, dem Isolierfilm 407 und ihren Übergangsstellen verhindert.
  • Als der Isolierfilm 409 kann ein anorganischer Isolierfilm, wie z. B. ein Siliziumnitridfilm oder ein Aluminiumoxidfilm verwendet werden. Ein Siliziumnitridfilm wird zum Beispiel durch ein HF-Sputterverfahren ausgebildet. Ein HF-Sputterverfahren ist wegen dessen hohen Produktivität wünschenswert als ein Verfahren zum Ausbilden des Isolierfilms 409.
  • Nachdem der Isolierfilm 409 ausgebildet worden ist, kann eine Wärmebehandlung durchgeführt werden. Die Wärmebehandlung kann zum Beispiel bei einer Temperatur von höher als oder gleich 100°C und niedriger als oder gleich 200°C in der Luft für länger als oder gleich 1 Stunde und kürzer als oder gleich 30 Stunden durchgeführt werden. Diese Wärmebehandlung kann bei einer festgesetzten Erwärmungstemperatur durchgeführt werden; alternativ kann die Erwärmungstemperatur mehrmals wie folgt geändert werden: die Erwärmungstemperatur wird von der Raumtemperatur bis zu einer Temperatur von höher als oder gleich 100°C und niedriger als oder gleich 200°C erhöht und dann bis zur Raumtemperatur vermindert.
  • Ein Transistor 460 in 3B ist gleich dem Transistor 440, außer dass ein Gate-Isolierfilm eine mehrschichtige Struktur aufweist. In dem Transistor 460 sind ein erster Gate-Isolierfilm 402a und ein zweiter Gate-Isolierfilm 402b über der Gate-Elektrodenschicht 401 gestapelt, und der Oxid-Halbleiterfilm 403 ist über dem zweiten Gate-Isolierfilm 402b ausgebildet. Bei dem Transistor 460 ist der zweite Gate-Isolierfilm 402b, der mit dem Oxid-Halbleiterfilm 403 in Kontakt steht, ein Film (Film a), der aus einem Isoliermaterial ausgebildet wird, das eine ähnliche Komponente wie der Oxid-Halbleiterfilm 403 enthält, und der erste Gate-Isolierfilm 402a unter dem zweiten Gate-Isolierfilm 402b ist ein Film (Film b), der ein Material enthält, das anders als ein Bestandmaterial des zweiten Gate-Isolierfilms 402b ist.
  • Beispielsweise wird dann, wenn ein auf In-Ga-Zn-O basierender Oxid-Halbleiterfilm als der Oxid-Halbleiterfilm 403 verwendet wird, ein Galliumoxidfilm als der zweite Gate-Isolierfilm 402b verwendet, und ein Siliziumoxidfilm wird als der erste Gate-Isolierfilm 402a verwendet.
  • Ein Film, der von einem Isoliermaterial ausgebildet wird, das eine ähnliche Komponente wie der Oxid-Halbleiterfilm enthält, wird auch bevorzugt als der Isolierfilm 407 über und in Kontakt mit dem Oxid-Halbleiterfilm 403 verwendet. Dadurch werden die Filme, die von einem Isoliermaterial ausgebildet werden, das eine ähnliche Komponente wie der Oxid-Halbleiterfilm enthält, über und unter und in Kontakt mit dem Oxid-Halbleiterfilm 403 angeordnet, und damit kann der Oxid-Halbleiterfilm 403 von den Filmen umgeben werden. Wenn die Filme (Filme a), die von einem Isoliermaterial ausgebildet werden, das eine ähnliche Komponente wie der Oxid-Halbleiterfilm enthält, über und unter und in Kontakt mit dem Oxid-Halbleiterfilm 403 angeordnet sind, und die Filme (Filme b), die ein Material enthalten, das anders als ein Bestandmaterial des Films a ist, ferner an den Außerseiten der Filme a angeordnet sind, wird eine Ladung vorzugsweise in einem Ladungseinfangszentrum an der Übergangsstelle zwischen dem Film a und dem Film b über und unter dem Oxid-Halbleiterfilm 403 eingefangen. Daher kann Einfangen der Ladung an der Grenzfläche des Oxid-Halbleiterfilms genügend effektiver unterbunden werden, und demnach hat die Halbleitervorrichtung eine höhere Zuverlässigkeit.
  • Ein Transistor 420 in 3C ist einer von Transistoren mit unten liegenden Gates, der ein kanalschützender (kanalstoppender) Transistor genannt wird, und wird auch ein umgekehrter gestapelter Transistor genannt.
  • Der Transistor 420 weist über dem Substrat 400 mit einer Isolierfläche die Gate-Elektrodenschicht 401, den Gate-Isolierfilm 402, den Oxid-Halbleiterfilm 403, eine Isolierschicht 427, die als eine kanalschützende Schicht dient und einen Kanalbereich des Oxid-Halbleiterfilms 403 bedeckt, die Source-Elektrodenschicht 405a und die Drain-Elektrodenschicht 405b auf. Der Isolierfilm 409 wird ausgebildet, um den Transistor 420 zu bedecken.
  • Bei dem Transistor 420 ist die Isolierschicht 427 eine Isolierschicht, die einer Sauerstoffdotierungsbehandlung unterzogen worden ist und einen Bereich mit Sauerstoffüberschuss aufweist. Der Bereich mit Sauerstoffüberschuss in der Isolierschicht 427 kann die Übertragung des Sauerstoffs von dem Oxid-Halbleiterfilm 403 zu der Isolierschicht 427 verhindern. Ferner kann Sauerstoff von der Isolierschicht 427 zu dem Oxid-Halbleiterfilm 403 zugeführt werden. Infolgedessen kann der Oxid-Halbleiterfilm 403 durch Unterziehen der Isolierschicht 427 der Sauerstoffdotierungsbehandlung eine ausreichende Menge an Sauerstoff enthalten. Daher kann der Transistor 420 eine höhere Zuverlässigkeit aufweisen.
  • Ein Transistor 430 in 3D ist ein Transistor mit unten liegendem Gate und gleich dem Transistor 410, weil er über dem Substrat 400 mit einer Isolierfläche die Gate-Elektrodenschicht 401, den Gate-Isolierfilm 402, die Source-Elektrodenschicht 405a, die Drain-Elektrodenschicht 405b, den Oxid-Halbleiterfilm 403 und den Isolierfilm 407 aufweist. Der Isolierfilm 409 ist ferner über dem Isolierfilm 407 angeordnet.
  • Bei dem Transistor 430 ist der Gate-Isolierfilm 402 über und in Kontakt mit dem Substrat 400 und der Gate-Elektrodenschicht 401 angeordnet, und die Source-Elektrodenschicht 405a und die Drain-Elektrodenschicht 405b sind über und in Kontakt mit dem Gate-Isolierfilm 402 angeordnet. Darüber hinaus ist der Oxid-Halbleiterfilm 403 über dem Gate-Isolierfilm 402, der Source-Elektrodenschicht 405a und der Drain-Elektrodenschicht 405b angeordnet.
  • Der Transistor nach einer Ausführungsform der offenbarten Erfindung weist einen Oxid-Halbleiterfilm auf, der hochgereinigt wird, um zu einem i-(intrinsischen)Oxid-Halbleiterfilm zu werden, durch Entfernen eines Fremdstoffs, das ein Wasserstoffatom enthält, wie z. B. Wasserstoffs, Wassers, einer Hydroxyl-Gruppe oder Hydrids (auch als eine Wasserstoffverbindung bezeichnet), aus dem Oxid-Halbleiter und durch Zuführung von Sauerstoff, der in einem Schritt zum Entfernen eines Fremdstoffs reduziert werden kann. Der Transistor, der den Oxid-Halbleiterfilm aufweist, welcher auf die oben beschriebene Weise hochgereinigt wird, hat elektrische Eigenschaften, wie z. B. die Schwellenspannung, die sich weniger wahrscheinlich verändern, und ist darum elektrisch stabil.
  • Insbesondere kann dann, wenn die Menge an Sauerstoff des Oxid-Halbleiterfilms und/oder des Isolierfilms, der mit dem Oxid-Halbleiterfilm in Kontakt steht, durch eine Sauerstoffdotierungsbehandlung vergrößert wird, eine Verschlechterung aufgrund einer elektrischen Vorspannungsbeanspruchung oder einer Wärmebeanspruchung unterbunden werden, und eine Verschlechterung aufgrund von Licht kann verringert werden.
  • Ferner kann bei den Transistoren 410, 420, 430, 440 und 460, die je den Oxid-Halbleiterfilm 403 aufweisen, eine relativ hohe Feldeffektmobilität erhalten werden, was zu einer Hochgeschwindigkeitsoperation führt. Daher können mit dem oben angegebenen Transistor in einem Pixelabschnitt einer Halbleitervorrichtung mit einer Anzeigefunktion hochwertige Bilder angezeigt werden. Ferner können durch Verwendung des Transistors, der den hochgereinigten Oxid-Halbleiterfilm aufweist, ein Treiberschaltungsabschnitt und ein Pixelabschnitt über einem Substrat ausgebildet werden, wodurch die Anzahl von Bestandteilen der Halbleitervorrichtung verringert werden kann.
  • Auf diese Weise kann man eine Halbleitervorrichtung mit einem Oxid-Halbleiter, die stabile elektrische Eigenschaften aufweist, anbieten. Daher kann eine Halbleitervorrichtung mit einer hohen Zuverlässigkeit zur Verfügung gestellt werden.
  • Die bei dieser Ausführungsform beschriebenen Strukturen, Verfahren und dergleichen können, soweit erforderlich, mit jeder/jedem geeigneten der bei den anderen Ausführungsformen beschriebenen Strukturen, Verfahren und dergleichen kombiniert werden.
  • (Ausführungsform 2)
  • In dieser Ausführungsform werden eine weitere Ausführungsform einer Halbleitervorrichtung und eine Ausführungsform eines Verfahrens zum Herstellen der Halbleitervorrichtung unter Anwendung der 4A bis 4F und 5A bis 5C beschrieben. Ein Transistor, der einen Oxid-Halbleiterfilm aufweist, wird als ein Beispiel einer Halbleitervorrichtung in dieser Ausführungsform erklärt. Die gleichen Teile wie bei der Ausführungsform 1 und Teile mit ähnlichen Funktionen wie bei der Ausführungsform 1 und ähnliche Schritte wie bei der Ausführungsform 1 können genauso wie bei der Ausführungsform 1 behandelt werden, und wiederholte Beschreibung wird ausgelassen. Außerdem wird auch ausführliche Beschreibung der gleichen Teile ausgelassen.
  • 4A bis 4F und 5A bis 5C zeigen ein Beispiel eines Verfahrens zum Herstellen eines Transistors 450. In dieser Ausführungsform wird mehrmals eine Sauerstoffdotierungsbehandlung bei einem Prozess zum Herstellen des Transistors 450 durchgeführt.
  • Zuerst wird ein leitender Film über dem Substrat 400 mit einer Isolierfläche ausgebildet und dann einem ersten Fotolithografieprozess unterzogen; dadurch wird die Gate-Elektrodenschicht 401 ausgebildet.
  • Als Nächstes wird der Gate-Isolierfilm 402 über der Gate-Elektrodenschicht 401 ausgebildet (siehe 4A).
  • Als Nächstes wird der Gate-Isolierfilm 402 einer Sauerstoffdotierungsbehandlung unterzogen. Aufgrund der Durchführung der Sauerstoffdotierungsbehandlung an dem Gate-Isolierfilm 402 wird Sauerstoff 421a zu dem Gate-Isolierfilm 402 zugeführt, so dass Sauerstoff in dem Oxid-Halbleiterfilm 403, dem Gate-Isolierfilm 402 und/oder der Nähe der Übergangsstelle enthalten werden kann (siehe 4B). In diesem Fall ist die Menge an Sauerstoff größer als der stöchiometrische Anteil des Gate-Isolierfilms 402, bevorzugt größer als der stöchiometrische Anteil und kleiner als vier Mal der stöchiometrische Anteil, stärker bevorzugt größer als der stöchiometrische Anteil und kleiner als das Doppelte des stöchiometrischen Anteils. Alternativ kann die Menge an Sauerstoff größer als Y, bevorzugt größer als Y und kleiner als 4Y, stärker bevorzugt größer als Y und kleiner als 2Y sein, wobei die Menge an Sauerstoff in dem Fall, in dem ein Material des Gate-Isolierfilms ein Einkristall ist, Y ist. Bei einer weiteren Alternative kann die Menge an Sauerstoff größer als Z, bevorzugt größer als Z und kleiner als 4Z, stärker bevorzugt größer als Z und kleiner als 2Z sein, auf der Basis der Menge an Sauerstoff Z in dem Gate-Isolierfilm in dem Fall, in dem keine Sauerstoffdotierungsbehandlung durchgeführt wird. Der Sauerstoff 421a zur Dotierung enthält ein Sauerstoffradikal, ein Sauerstoffatom, und/oder ein Sauerstoffion.
  • Beispielsweise hat in dem Fall, in dem ein Gate-Isolierfilm verwendet wird, dessen Zusammensetzung von GaOx (x > 0) dargestellt wird, ein Galliumoxid das folgende stöchiometrische Verhältnis: Ga:O = 1:1,5; somit wird ein Gate-Isolierfilm ausgebildet, der einen Bereich mit Sauerstoffüberschuss aufweist, in dem x größer als 1,5 und kleiner als 6 ist. Alternativ hat in dem Fall, in dem ein Isolierfilm verwendet wird, dessen Zusammensetzung von SiOx (x > 0) dargestellt wird, ein Siliziumoxid das folgende stöchiometrische Verhältnis: Si:O = 1:2; somit wird ein Gate-Isolierfilm ausgebildet, der einen Bereich mit Sauerstoffüberschuss aufweist, in dem x größer als 2 und kleiner als 8 ist. Ein solcher Bereich mit Sauerstoffüberschuss kann zumindest in einem Teil des Gate-Isolierfilms 402 (einschließlich seiner Übergangsstelle) vorhanden sein.
  • Sauerstoff für die Dotierung kann von einer Radikalerzeugungseinrichtung unter Anwendung eines Gases, das Sauerstoff aufweist, oder von einer Ozonerzeugungseinrichtung zugeführt werden. Insbesondere kann beispielsweise der Sauerstoff 421a mittels einer Einrichtung zur Ätzbehandlung einer Halbleitervorrichtung, einer Einrichtung zum Veraschen einer Maske oder dergleichen erzeugt werden, um den Gate-Isolierfilm 402 zu bearbeiten.
  • Außerdem kann eine Wärmebehandlung (bei einer Temperatur von 150°C bis 470°C) an dem Gate-Isolierfilm 402 durchgeführt werden, der der Sauerstoffdotierungsbehandlung unterzogen worden ist. Durch die Wärmebehandlung kann Wasser oder Hydroxid, das durch eine Reaktion zwischen dem Sauerstoff 421a und dem Gate-Isolierfilm 402 erzeugt worden ist, aus dem Gate-Isolierfilm 402 entfernt werden. Die Wärmebehandlung kann in einer Atmosphäre von Stickstoff, Sauerstoff, einer ultratrockenen Luft oder einem Edelgas (Argon, Helium oder dergleichen) durchgeführt werden. Es ist bevorzugt, dass die Atmosphäre von Stickstoff, Sauerstoff, der ultratrockenen Luft, dem Edelgas oder dergleichen hochgereinigt wird, so dass sie nicht Wasser, Wasserstoff und dergleichen enthält.
  • Damit der Gate-Isolierfilm 402 und der Oxid-Halbleiterfilm über dem Gate-Isolierfilm 402 Wasserstoff, eine Hydroxyl-Gruppe und Feuchtigkeit so wenig wie möglich enthalten, ist zu bevorzugen, dass das Substrat 400, über dem die Gate-Elektrodenschicht 401 ausgebildet ist, oder das Substrat 400, über dem Filme bis zu dem Gate-Isolierfilm 402 ausgebildet sind, in einer Vorwärmkammer einer Sputtereinrichtung als eine Vorbehandlung zum Ausbilden des Oxid-Halbleiterfilms vorgewärmt wird, und somit werden Wasserstoff und Feuchtigkeit, die zu dem Substrat 400 adsorbiert werden, eliminiert und entfernt. Als eine Absaugeinheit in der Vorglühkammer ist eine Kryopumpe wünschenswert. Diese Vorwärmbehandlung kann ausgelassen werden. Ferner kann dieses Vorwärmen an dem Substrat 400, über dem Filme bis zu der Source-Elektrodenschicht 405a und der Drain-Elektrodenschicht 405b ausgebildet sind, vor dem Ausbilden des Isolierfilms 407 durchgeführt werden.
  • Als Nächstes wird ein Oxid-Halbleiterfilm mit einer Dicke von größer als oder gleich 2 nm und kleiner als oder gleich 200 nm, bevorzugt größer als oder gleich 5 nm und kleiner als oder gleich 30 nm über dem Gate-Isolierfilm 402 ausgebildet.
  • Bei dieser Ausführungsform wird der Oxid-Halbleiterfilm mittels eines Sputterverfahrens unter Verwendung eines auf In-Ga-Zn-O basierenden Oxid-Halbleiter-Targets zur Filmausbildung ausgebildet. Der Oxid-Halbleiterfilm kann durch ein Sputterverfahren in einer Edelgasatmosphäre (typischerweise Argonatmosphäre), einer Sauerstoffatmosphäre oder einer gemischten Atmosphäre von einem Edelgas und Sauerstoff ausgebildet werden.
  • Ein Target zum Ausbilden des Oxid-Halbleiterfilms durch ein Sputterverfahren ist beispielsweise ein Oxid-Halbleiter-Target zur Filmausbildung, das In2O3, Ga2O3, und ZnO mit einem Zusammensetzungsverhältnis von 1:1:1 [Molverhältnis] enthält, so dass ein In-Ga-Zn-O-Film ausgebildet wird.
  • Es ist zu bevorzugen, dass ein hochreines Gas, in dem Fremdstoffe, wie z. B. Wasserstoff, Wasser, Hydroxyl, und Hydrid entfernt werden, als ein Sputtergas zum Ausbilden des Oxid-Halbleiterfilms verwendet wird.
  • Als ein Beispiel für die Filmausbildungsbedingung wird das Folgende eingesetzt: die Distanz zwischen dem Substrat und dem Target beträgt 100 mm, der Druck beträgt 0,6 Pa, die Gleichstrom-(direct current: DC-)Leistung beträgt 0,5 kW und die Atmosphäre ist eine Sauerstoffatmosphäre (die Strömungsmenge des Sauerstoffs beträgt 100%). Eine gepulste Gleichstromquelle wird bevorzugt, da pulverförmige Substanzen (auch als Partikel oder Staub bezeichnet), die bei der Abscheidung erzeugt werden, reduziert werden können und die Dickenverteilung gleichförmig sein kann.
  • Dann wird der Oxid-Halbleiterfilm in den inselförmigen Oxid-Halbleiterfilm 441 durch einen zweiten Fotolithografieprozess bearbeitet (siehe 4C).
  • Danach wird eine Wärmebehandlung an dem Oxid-Halbleiterfilm 441 durchgeführt. Durch diese Wärmebehandlung kann überschüssiger Wasserstoff (einschließlich Wassers und einer Hydroxyl-Gruppe) entfernt werden (Entziehen von Wasser oder Wasserstoff), die Struktur des Oxid-Halbleiterfilms kann verbessert werden, und Fehlerniveaus in einer Energielücke können verringert werden. Die Temperatur bei der Wärmebehandlung ist höher als oder gleich 250°C und niedriger als oder gleich 750°C, oder höher als oder gleich 400°C und niedriger als die Entspannungsgrenze des Substrats. In dieser Ausführungsform wird das Substrat in einen Elektroofen, der eine Art von Wärmebehandlungseinrichtung ist, hineingesetzt, und der Oxid-Halbleiterfilm wird eine Stunde lang einer Wärmebehandlung bei 450°C in einer Stickstoffatmosphäre unterzogen. Indem man Aussetzen des Substrats zu der Luft verhindert, wird die Mischung von Wasser und Wasserstoff in den Oxid-Halbleiterfilm verhindert. Der Oxid-Halbleiterfilm 403 wird dadurch erhalten (siehe 4D).
  • Es sei darauf hingewiesen, dass die Wärmebehandlungseinrichtung nicht auf den Elektroofen beschränkt ist und eine Einrichtung zum Erwärmen eines Objekts durch Wärmeleitung oder Wärmestrahlung von einem Erhitzer, wie z. B. einem Widerstand-Erhitzer verwendet werden kann.
  • Als die Wärmebehandlung kann zum Beispiel GRTA durchgeführt werden, bei dem das Substrat in ein Inertgas hineingesetzt wird, das auf eine Hochtemperatur von 650°C bis 700°C erwärmt wird, und einige Minuten erwärmt wird, und dann das Substrat von dem Inertgas herausgenommen wird.
  • Die Wärmebehandlung kann auch an dem Oxid-Halbleiterfilm durchgeführt werden, der noch nicht in den inselförmigen Oxid-Halbleiterfilm bearbeitet worden ist. In diesem Fall wird das Substrat nach der Wärmebehandlung aus der Wärmebehandlungseinrichtung herausgenommen, und ein Fotolithografieprozess wird an dem Oxid-Halbleiterfilm durchgeführt. Die Wärmebehandlung kann durchgeführt werden, nachdem eine Source-Elektrodenschicht und eine Drain-Elektrodenschicht über dem inselförmigen Oxid-Halbleiterfilm ausgebildet worden sind, sofern der Oxid-Halbleiterfilm vor der Wärmebehandlung ausgebildet wird.
  • Als Nächstes wird eine Sauerstoffdotierungsbehandlung an dem Oxid-Halbleiterfilm 403, aus dem Wasser und Wasserstoff entzogen worden sind, durchgeführt. Indem man an dem Oxid-Halbleiterfilm 403 die Sauerstoffdotierungsbehandlung durchführt, um Sauerstoff 421b zu dem Oxid-Halbleiterfilm 403 zuzuführen, können/kann der Oxid-Halbleiterfilm und/oder die Nähe der Grenzfläche des Oxid-Halbleiterfilms den Sauerstoff enthalten, so dass die Menge an Sauerstoff größer als der stöchiometrische Anteil des Oxid-Halbleiters ist (bevorzugt größer als der stöchiometrische Anteil und kleiner als das Doppelte des stöchiometrischen Anteils ist) (siehe 4E). Das liegt daran, dass, wenn die Menge an Sauerstoff zu groß ist, der Oxid-Halbleiterfilm 403 Wasserstoff aufnehmen könnte, als ob er eine Wasserstoff lagernde Legierung wäre. Alternativ kann die Menge an Sauerstoff größer als Y, bevorzugt größer als Y und kleiner als 2Y, wobei die Menge an Sauerstoff in dem Fall, in dem ein Material des Oxid-Halbleiterfilms ein Einkristall ist, Y ist. Bei einer weiteren Alternative kann die Menge an Sauerstoff größer als Z, bevorzugt größer als Z und kleiner als 2Z sein, auf der Basis der Menge an Sauerstoff Z in dem Oxid-Halbleiterfilm in dem Fall, in dem keine Sauerstoffdotierungsbehandlung durchgeführt wird. Der Sauerstoff 421b zur Dotierung enthält ein Sauerstoffradikal, ein Sauerstoffatom, und/oder ein Sauerstoffion.
  • Ein Oxid-Halbleiterfilm, der einen Bereich mit Sauerstoffüberschuss aufweist, ist z. B. ausgebildet, wobei, in Bezug auf das stöchiometrische Verhältnis von InGaO3(ZnO)m (m > 0), die Menge an Sauerstoff größer als 4 und kleiner als 8 ist, wenn m 1 ist (InGaZnO4), oder die Menge an Sauerstoff größer als 5 und kleiner als 10 ist, wenn m 2 ist (InGaZn2O5). Es sei darauf hingewiesen, dass ein solcher Bereich mit Sauerstoffüberschuss in einem Teil des Oxid-Halbleiterfilms vorhanden sein kann.
  • Der Sauerstoff 421b, der zu (in) dem Oxid-Halbleiterfilm hinzugefügt (enthalten) wird, weist bevorzugt mindestens teilweise eine offene Bindung von Sauerstoff in dem Oxid-Halbleiter auf. Der Grund dafür ist, dass die offene Bindung mit Wasserstoff verbunden werden kann, der in dem Film verbleibt, um Wasserstoff unbeweglich zu machen (um zu unbeweglichen Ionen zu machen).
  • Sauerstoff für die Dotierung (ein Sauerstoffradikal, ein Sauerstoffatom, und/oder ein Sauerstoffion) kann von einer Radikalerzeugungseinrichtung unter Anwendung eines Gases, das Sauerstoff aufweist, oder von einer Ozonerzeugungseinrichtung zugeführt werden. Insbesondere kann beispielsweise der Sauerstoff 421b mittels einer Einrichtung zur Ätzbehandlung einer Halbleitervorrichtung, einer Einrichtung zum Veraschen einer Fotolackmaske oder dergleichen erzeugt werden, um den Oxid-Halbleiterfilm 403 zu bearbeiten.
  • Es ist bevorzugt, das Substrat elektrisch vorzuspannen, um Sauerstoff besser hinzuzufügen.
  • Außerdem kann eine Wärmebehandlung (bei einer Temperatur von 150°C bis 470°C) an dem Oxid-Halbleiterfilm 403 durchgeführt werden, der der Sauerstoffdotierungsbehandlung unterzogen worden ist. Durch die Wärmebehandlung kann Wasser oder Hydroxid, das durch eine Reaktion zwischen dem Sauerstoff 421b und dem Oxid-Halbleiterfilm 403 erzeugt worden ist, aus dem Oxid-Halbleiterfilm 403 entfernt werden. Die Wärmebehandlung kann in einer Atmosphäre von Stickstoff, Sauerstoff, einer ultratrockenen Luft oder einem Edelgas (Argon, Helium oder dergleichen) durchgeführt werden. Es ist bevorzugt, dass die Atmosphäre von Stickstoff, Sauerstoff, der ultratrockenen Luft, dem Edelgas oder dergleichen hochgereinigt wird, so dass sie nicht Wasser, Wasserstoff und dergleichen enthält.
  • Durch die oben angegebenen Schritte wird der Oxid-Halbleiterfilm 403 hochgereinigt, um zu einem elektrisch i-(intrinsischen)Oxid-Halbleiterfilm zu werden. Die Anzahl der Träger in dem hochgereinigten Oxid-Halbleiterfilm 403 ist sehr klein (nahe null).
  • Die Sauerstoffdotierungsbehandlung kann an dem Oxid-Halbleiterfilm durchgeführt werden, nachdem der Oxid-Halbleiterfilm in den inselförmigen Oxid-Halbleiterfilm bearbeitet worden ist oder nachdem eine Source-Elektrodenschicht und eine Drain-Elektrodenschicht über dem inselförmigen Oxid-Halbleiterfilm gestapelt worden sind, sofern die Wärmebehandlung vor der Sauerstoffdotierungsbehandlung durchgeführt wird.
  • Als Nächstes wird ein leitender Film zum Ausbilden einer Source-Elektrodenschicht und einer Drain-Elektrodenschicht (einschließlich einer Verdrahtung, die in derselben Schicht wie die Source-Elektrodenschicht und die Drain-Elektrodenschicht ausgebildet ist) über dem Gate-Isolierfilm 402 und dem Oxid-Halbleiterfilm 403 ausgebildet.
  • Durch einen dritten Fotolithografieprozess wird eine Fotolackmaske über dem leitenden Film ausgebildet, und der leitende Film wird selektiv geätzt, und daher werden die Source-Elektrodenschicht 405a und die Drain-Elektrodenschicht 405b ausgebildet. Dann wird die Fotolackmaske entfernt (siehe 4F).
  • Es ist erwünscht, dass die Ätzbedingungen optimiert werden, um nicht den Oxid-Halbleiterfilm 403 beim Ätzen des leitenden Films zu ätzen und schneiden. Jedoch ist es schwer, solche Ätzbedingungen zu erreichen, unter den nur der leitende Film geätzt wird und der Oxid-Halbleiterfilm 403 gar nicht geätzt wird. Unter Umständen wird der Oxid-Halbleiterfilm 441 durch das Ätzen des leitenden Films teilweise geätzt, und somit wird ein Oxid-Halbleiterfilm mit einer Rille (einem niedrigen Teil) ausgebildet.
  • In dieser Ausführungsform wird ein Ti-Film als der leitende Film verwendet, und ein auf In-Ga-Zn-O basierender Oxid-Halbleiter wird als der Oxid-Halbleiterfilm 403 verwendet, und daher wird Ammoniak-Wasserstoffperoxid (eine Mischung von Ammoniak, Wasser und Wasserstoffperoxid) als ein Ätzmittel verwendet.
  • Als Nächstes wird der Isolierfilm 407 über dem Oxid-Halbleiterfilm 403, der Source-Elektrodenschicht 405a und der Drain-Elektrodenschicht 405b ausgebildet (siehe 5A).
  • Der Isolierfilm 407 kann angemessen mit einer Dicke von zumindest 1 nm oder größer durch ein Verfahren wie ein Sputterverfahren ausgebildet werden, mit dem Fremdstoffe, wie z. B. Wasser und Wasserstoff nicht in den Isolierfilm 407 eintreten.
  • Als der Isolierfilm 407 kann typischerweise ein anorganischer Isolierfilm, wie z. B. ein Siliziumoxidfilm, ein Siliziumoxynitridfilm, ein Aluminiumoxidfilm, ein Aluminiumoxynitridfilm oder ein Galliumoxidfilm verwendet werden.
  • Es ist besonders bevorzugt, dass ein Isoliermaterial, das eine Komponente enthält, die ähnlich wie eine Komponente des Oxid-Halbleiterfilms 403 ist, für den Isolierfilm 407 wie bei dem Gate-Isolierfilm 402 verwendet wird. Das liegt daran, dass ein solches Material zu dem Oxid-Halbleiterfilm passend ist; somit kann dann, wenn es für den Isolierfilm 407 verwendet wird, ein Zustand der Grenzfläche zwischen dem Isolierfilm und dem Oxid-Halbleiterfilm günstig gehalten werden. Beispielsweise wird in dem Fall, in dem der Oxid-Halbleiterfilm unter Verwendung eines auf In-Ga-Zn-O basierenden Oxid-Halbleitermaterials ausgebildet wird, ein Galliumoxid oder dergleichen als ein solches Isoliermaterial angegeben, das eine Komponente enthält, die ähnlich wie eine Komponente des Oxid-Halbleiterfilms ist.
  • Es ist wünschenswert, eine Wärmebehandlung nach dem Ausbilden des Isolierfilms 407 durchzuführen. Die Wärmebehandlung wird bei einer Temperatur durchgeführt, die höher als oder gleich 250°C und niedriger als oder gleich 700°C ist, vorzugsweise höher als oder gleich 450°C und niedriger als oder gleich 600°C oder niedriger als eine Entspannungsgrenze des Substrats ist.
  • Die Wärmebehandlung kann in einer Atmosphäre von Stickstoff, Sauerstoff, einer ultratrockenen Luft oder einem Edelgas (Argon, Helium oder dergleichen) durchgeführt werden. Es sei darauf hingewiesen, dass es bevorzugt ist, dass Wasser, Wasserstoff oder dergleichen nicht in der Atmosphäre von Stickstoff, Sauerstoff, der ultratrockenen Luft oder einem Edelgas enthalten ist. Ferner ist bevorzugt die Reinheit von Stickstoff, Sauerstoff oder einem Edelgas, der/das in eine Wärmebehandlungseinrichtung eingebracht wird, 6N (99,9999%) oder höher (das heißt, dass die Konzentration der Fremdstoffe 1 ppm oder weniger beträgt), stärker bevorzugt 7N (99,99999%) oder höher (das heißt, dass die Konzentration der Fremdstoffe 0,1 ppm oder weniger beträgt).
  • Wenn der Isolierfilm 407 Sauerstoff enthält und die Wärmebehandlung in dem Zustand durchgeführt wird, wo der Oxid-Halbleiterfilm in Kontakt mit dem Isolierfilm 407 steht, kann Sauerstoff ferner von dem Sauerstoff enthaltenden Isolierfilm 407 zu dem Oxid-Halbleiterfilm zugeführt werden.
  • Als Nächstes wird der Isolierfilm 407 einer Sauerstoffdotierungsbehandlung unterzogen. Aufgrund der Durchführung der Sauerstoffdotierungsbehandlung an dem Isolierfilm 407 wird Sauerstoff 421c zu dem Isolierfilm 407 zugeführt, so dass Sauerstoff in dem Oxid-Halbleiterfilm 403, dem Gate-Isolierfilm 402 und/oder der Nähe der Übergangsstelle enthalten wird (siehe 5B). In diesem Fall ist die Menge an Sauerstoff größer als der stöchiometrische Anteil des Isolierfilms 407, bevorzugt größer als der stöchiometrische Anteil und kleiner als vier Mal das stöchiometrische Anteil, stärker bevorzugt größer als der stöchiometrische Anteil und kleiner als das Doppelte des stöchiometrischen Anteils. Alternativ kann die Menge an Sauerstoff größer als Y, bevorzugt größer als Y und kleiner als 4Y, stärker bevorzugt größer als Y und kleiner als 2Y sein, wobei die Menge an Sauerstoff in dem Fall, in dem ein Material des Isolierfilms ein Einkristall ist, Y ist. Bei einer weiteren Alternative kann die Menge an Sauerstoff größer als Z, bevorzugt größer als Z und kleiner als 4Z, stärker bevorzugt größer als Z und kleiner als 2Z sein, auf der Basis der Menge an Sauerstoff Z in dem Isolierfilm in dem Fall, in dem keine Sauerstoffdotierungsbehandlung durchgeführt wird. Der Sauerstoff 421c zur Dotierung enthält ein Sauerstoffradikal, ein Sauerstoffatom, und/oder ein Sauerstoffion.
  • Beispielsweise hat in dem Fall, in dem ein Isolierfilm verwendet wird, dessen Zusammensetzung von GaOx (x > 0) dargestellt wird, ein Galliumoxid das folgende stöchiometrische Verhältnis: Ga:O = 1:1,5; somit wird ein Isolierfilm ausgebildet, der einen Bereich mit Sauerstoffüberschuss aufweist, in dem x größer als 1,5 und kleiner als 6 ist. Alternativ hat in dem Fall, in dem ein Isolierfilm verwendet wird, dessen Zusammensetzung von SiOx (x > 0) dargestellt wird, ein Siliziumoxid das folgende stöchiometrische Verhältnis: Si:O = 1:2; somit wird ein Oxid-Halbleiterfilm ausgebildet, der einen Bereich mit Sauerstoffüberschuss aufweist, in dem x größer als 2 und kleiner als 8 ist.
  • Sauerstoff zur Dotierung (ein Sauerstoffradikal, ein Sauerstoffatom, und/oder ein Sauerstoffion) kann von einer Radikalerzeugungseinrichtung unter Anwendung eines Gases, das Sauerstoff aufweist, oder von einer Ozonerzeugungseinrichtung zugeführt werden. Insbesondere kann beispielsweise der Sauerstoff 421c mittels einer Einrichtung zur Ätzbehandlung einer Halbleitervorrichtung, einer Einrichtung zum Veraschen einer Fotolackmaske oder dergleichen erzeugt werden, um den Isolierfilm 407 zu bearbeiten.
  • Außerdem kann eine Wärmebehandlung (bei einer Temperatur von 150°C bis 470°C) an dem Isolierfilm 407 durchgeführt werden, der der Sauerstoffdotierungsbehandlung unterzogen worden ist. Durch die Wärmebehandlung kann Wasser oder Hydroxid, das durch eine Reaktion zwischen dem Sauerstoff 421c und dem Isolierfilm 407 erzeugt worden ist, aus dem Isolierfilm 407 entfernt werden. Die Wärmebehandlung kann in einer Atmosphäre von Stickstoff, Sauerstoff, einer ultratrockenen Luft oder einem Edelgas (Argon, Helium oder dergleichen) durchgeführt werden. Es ist bevorzugt, dass die Atmosphäre von Stickstoff, Sauerstoff, der ultratrockenen Luft, dem Edelgas oder dergleichen hochgereinigt wird, so dass sie nicht Wasser, Wasserstoff und dergleichen enthält.
  • Es ist bevorzugt, über dem Isolierfilm 407 den Isolierfilm 409 als einen Schutzisolierfilm zur Verhinderung des Eintretens von Fremdstoffen, wie z. B. Feuchtigkeit und Wasserstoff in den Oxid-Halbleiterfilm 403 auszubilden. Vorzugsweise wird als der Isolierfilm 409 ein anorganischer Isolierfilm, wie z. B. ein Siliziumnitridfilm oder ein Aluminiumoxidfilm verwendet. Ein Siliziumnitridfilm wird z. B. durch ein HF-Sputterverfahren ausgebildet. Ein HF-Sputterverfahren ist vorzuziehen wegen dessen hohen Produktivität als ein Verfahren zum Ausbilden des Isolierfilms 409.
  • Nachdem der Isolierfilm ausgebildet worden ist, kann eine Wärmebehandlung durchgeführt werden. Die Wärmebehandlung kann zum Beilspiel bei einer Temperatur von höher als oder gleich 100°C und niedriger als oder gleich 200°C in der Luft für länger als oder gleich 1 Stunde und kürzer als oder gleich 30 Stunden durchgeführt werden. Diese Wärmebehandlung kann bei einer festgesetzten Erwärmungstemperatur durchgeführt werden; alternativ kann die Erwärmungstemperatur mehrmals wie folgt geändert werden: die Erwärmungstemperatur wird von der Raumtemperatur bis zu einer Temperatur von höher als oder gleich 100°C und niedriger als oder gleich 200°C erhöht und dann bis zur Raumtemperatur vermindert.
  • Mittels des oben beschriebenen Prozesses wird der Transistor 450 ausgebildet (siehe 5C). Der Transistor 450 ist ein Transistor, der den hochgereinigten Oxid-Halbleiterfilm 403 aufweist, von dem ein Fremdstoff, wie z. B. Wasserstoff, Feuchtigkeit, eine Hydroxyl-Gruppe, oder Hydrid (auch eine Wasserstoffverbindung bezeichnet) absichtlich entfernt wird. Daher wird eine Änderung der elektrischen Eigenschaften des Transistors 450 unterbunden, und der Transistor 450 ist elektrisch stabil.
  • Bei dem Transistor 450, der den hochgereinigten Oxid-Halbleiterfilm 403 aufweist und gemäß dieser Ausführungsform hergestellt wird, kann der Stromwert in einem Aus-Zustand (der Aus-Stromwert) klein sein.
  • Wie oben beschrieben ist, kann die Sauerstoffdotierungsbehandlung nicht nur an dem Isolierfilm 407 sondern auch an dem Gate-Isolierfilm 402 und/oder dem Oxid-Halbleiterfilm 403 durchgeführt werden. Die Sauerstoffdotierungsbehandlung kann entweder an dem Gate-Isolierfilm 402 oder dem Oxid-Halbleiterfilm 403 oder den beiden Filmen durchgeführt werden.
  • Außerdem wird eine Wärmebehandlung (bei einer Temperatur von 150°C bis 470°C) nach der Sauerstoffdotierungsbehandlung durchgeführt. Die Wärmebehandlung kann in einer Atmosphäre von Stickstoff, Sauerstoff, einer ultratrockenen Luft oder einem Edelgas (Argon, Helium oder dergleichen) durchgeführt werden. Es ist bevorzugt, dass die Atmosphäre von Stickstoff, Sauerstoff, der ultratrockenen Luft, dem Edelgas oder dergleichen hochgereinigt wird, so dass sie nicht Wasser, Wasserstoff und dergleichen enthält.
  • Der Transistor nach einer Ausführungsform der offenbarten Erfindung weist einen Oxid-Halbleiterfilm auf, der zu einem i-(intrinsischen)Oxid-Halbleiterfilm hochgereinigt wird, durch Entfernen eines Fremdstoffs, das ein Wasserstoffatom enthält, wie z. B. Wasserstoffs, Wassers, einer Hydroxyl-Gruppe oder Hydrids (auch als eine Wasserstoffverbindung bezeichnet), aus dem Oxid-Halbleiter und Zuführung von Sauerstoff, der in einem Schritt zum Entfernen eines Fremdstoffs reduziert werden kann. Der Transistor, der den Oxid-Halbleiterfilm aufweist, welcher auf die oben beschriebene Weise hochgereinigt wird, hat elektrische Eigenschaften, wie z. B. die Schwellenspannung, die sich weniger wahrscheinlich verändern, und ist elektrisch stabil.
  • Insbesondere kann dann, wenn die Menge an Sauerstoff in dem Oxid-Halbleiterfilm und/oder dem Isolierfilm in Kontakt mit dem Oxid-Halbleiterfilm durch eine Sauerstoffdotierungsbehandlung vergrößert wird, eine Verschlechterung aufgrund einer elektrischen Vorspannungsbeanspruchung oder einer Wärmebeanspruchung unterbunden werden, und eine Verschlechterung aufgrund von Licht kann verringert werden.
  • Ferner kann bei dem Transistor 450, der den Oxid-Halbleiterfilm 403 aufweist, eine relativ hohe Feldeffektmobilität erhalten werden, was zu einer Hochgeschwindigkeitsoperation führt. Daher können mit dem oben angegebenen Transistor in einem Pixelabschnitt einer Halbleitervorrichtung mit einer Anzeigefunktion hochwertige Bilder angezeigt werden. Ferner können durch Verwendung des Transistors, der den hochgereingten Oxid-Halbleiterfilm aufweist, ein Treiberschaltungsabschnitt und ein Pixelabschnitt über einem Substrat vorgesehen sein, wodurch die Anzahl von Bestandteilen der Halbleitervorrichtung verringert werden kann.
  • Die bei dieser Ausführungsform beschriebenen Strukturen, Verfahren und dergleichen können, soweit erforderlich, mit jeder/jedem geeigneten der bei den anderen Ausführungsformen beschriebenen Strukturen, Verfahren und dergleichen kombiniert werden.
  • (Ausführungsform 3)
  • In dieser Ausführungsform wird eine weitere Ausführungsform einer Halbleitervorrichtung unter Anwendung der 13A bis 13D beschrieben. Die gleichen Teile wie bei den oben angegebenen Ausführungsformen und Teile mit ähnlichen Funktionen wie bei den oben angegebenen Ausführungsformen und ähnliche Schiritte wie bei den oben angegebenen Ausführungsformen können genauso wie bei den oben angegebenen Ausführungsformen behandelt werden, und wiederholte Beschreibung wird ausgelassen. Außerdem wird auch ausführliche Beschreibung der gleichen Teile ausgelassen.
  • In dieser Ausführungsform wird ein Beispiel einer Struktur beschrieben, in dem eine Source-Elektrodenschicht und/oder eine Drain-Elektrodenschicht eines Transistors an einer leitenden Schicht (wie z. B. einer Verdrahtungsschicht oder einer Pixelelektrodenschicht) angeschlossen sind/ist. Es sei darauf hingewiesen, dass diese Ausführungsform auch auf jeden geeinigten der Transistoren in den Ausführungsformen 1 und 2 angewendet werden kann.
  • Ein Transistor 470 in 13A weist über dem Substrat 400 mit einer Isolierfläche die Gate-Elektrodenschicht 401, den Gate-Isolierfilm 402, den Oxid-Halbleiterfilm 403, die Source-Elektrodenschicht 405a und die Drain-Elektrodenschicht 405b auf.
  • Auch in einem Herstellungsprozess des Transistors 470 wird der Oxid-Halbleiterfilm 403, der der Wärmebehandlung zum Entziehen von Wasser oder Wasserstoff unterzogen worden ist, mit Sauerstoff wie bei der Ausführungsform 2 dotiert. Der Transistor 470 in dieser Ausführungsform ist ein Beispiel, in dem die Source-Elektrodenschicht 405a und die Drain-Elektrodenschicht 405b über dem Oxid-Halbleiterfilm 403 ausgebildet werden, der der Wärmebehandlung zum Entziehen von Wasser oder Wasserstoff unterzogen worden ist, und dann eine Sauerstoffdotierung durchgeführt wird.
  • Durch diesen Schritt der Sauerstoffdotierung erreicht ein Sauerstoffradikal, ein Sauerstoffatom, oder ein Sauerstoffion, zusätzlich zu dem Oxid-Halbleiterfilm 403, die Source-Elektrodenschicht 405a und die Drain-Elektrodenschicht 405b, und es wird zusätzlich zu dem Oxid-Halbleiterfilm 403, der Source-Eelektrodenschicht 405a und der Drain-Elektrodenschicht 405b zugeführt oder in die Nähe der Flächen davon eingeführt. Infolgedessen werden, wie in 13A gezeigt ist, die dem Sauerstoffradikal, dem Sauerstoffatom, oder dem Sauerstoffion ausgesetzten Flächen der Source-Elektrodenschicht 405a und der Drain-Elektrodenschicht 405b oxidiert. So können Metalloxidbereiche 404a und 404b zwischen dem Isolierfilm 407 und der Source-Elektrodenschicht 405a und der Drain-Elektrodenschicht 405b ausgebildet werden. Die Metalloxidbereiche 404a und 404b können je in Form eines Films vorhanden sein.
  • Als Nächstes werden der Isolierfilm 407 und der Isolierfilm 409 sequentiell über dem Transistor 470 gestapelt (siehe 13B).
  • In dem Fall der 13B werden Öffnungen 455a und 455b, wo die leitenden Schichten, die an der Source-Elektrodenschicht 405a und der Drain-Elektrodenschicht 405b angeschlossen werden, über dem Isolierfilm 409 ausgebildet werden, bevorzugt so ausgebildet, dass Teile der Metalloxidbereiche 404a und 404b mit hohem Widerstand entfernt werden und Teile der Source-Elektrodenschicht 405a und der Drain-Elektrodenschicht 405b mit niedrigem Widerstand freigelegt werden (siehe 13C). Teile des Isolierfilms 409, des Isolierfilms 407, und der Metalloxidbereiche 404a und 404b werden entfernt, um die Öffnungen 455a und 455b auszubilden. Die Source-Elektrodenschicht 405a und die Drain-Elektrodenschicht 405b werden teilweise entfernt, um ausgehöhlte Teile aufzuweisen. Die Sauerstoffkonzentrationen in Bereichen der Source-Elektrodenschicht 405a und der Drain-Elektrodenschicht 405b, die an den untersten Flächen der ausgehöhlten Teile freiliegend sind, sind niedriger als die in Bereichen der Metalloxidbereiche 404a und 404b, die in den Flächen der Source-Elektrodenschicht 405a und der Drain-Elektrodenschicht 405b vorhanden sind.
  • Damit man Teile der Metalloxidbereiche 404a und 404b in den Flächen der Source-Elektrodenschicht 405a und der Drain-Elektrodenschicht 405b entfernt, die in Bereichen der Öffnungen 455a und 455b vorhanden sind, werden zum Beispiel Teile der Source-Elektrodenschicht 405a und der Drain-Elektrodenschicht 405b, die in den Bereichen der Öffnungen 455a und 455b vorhanden sind, von den Flächen davon um weniger als oder gleich die Hälfte (bevorzugt weniger als oder gleich ein Drittel) der Dicken davon entfernt.
  • Als Nächstes werden leitende Schichte 456a und 456b ausgebildet, um in Kontakt mit der Source-Elektrodenschicht 405a und der Drain-Elektrodenschicht 405b zu stehen, die bei den Öffnungen 455a und 455b freiliegend sind (siehe 13D). Die leitenden Schichte 456a und 456b werden ausgebildet, um in direktem Kontakt mit der Source-Elektrodenschicht 405a und der Drain-Elektrodenschicht 405b mit niedrigem Widerstand, ohne die Metalloxidbereiche 404a und 404b mit hohem Widerstand dazwischen, zu stehen. Daher kann gute elektrische Verbindung (guter elektrischer Kontakt) gebildet werden.
  • Ein Isolierfilm kann als eine den Transistor 470 bedeckende Schutzschicht über den leitenden Schichten 456a und 456b ausgebildet werden. Außerdem ist es möglich, durch Bedeckung des Isolierfilms, Eintreten der Fremdstoffe, wie z. B. Wasserstoff und Feuchtigkeit in den Oxid-Halbleiterfilm 403 durch die Öffnungen 455a und 455b zu vermeiden.
  • Auf diese Weise kann man gute elektrische Verbindung des Transistors erreichen und eine Halbleitervorrichtung mit einem Oxid-Halbleiter, die stabile elektrische Eigenschaften aufweist, anbieten. Daher kann eine hochzuverlässige Halbleitervorrichtung zur Verfügung gestellt werden.
  • (Ausführungsform 4)
  • Bei dieser Ausführungsform wird ein Beispiel einer Plasmaeinrichtung (auch als eine Veraschungseinrichtung bezeichnet), die für eine Sauerstoffdotierungsbehandlung verwendet werden kann, beschrieben. Es sei darauf hingewiesen, dass im Vergleich zu einer Ionenimplantationseinrichtung oder dergleichen die Einrichtung für den Einsatz in der Industrie geeignet ist, da die Einrichtung beispielsweise für ein großes Glassubstrat der fünften Generation oder der folgenden Generationen verwendet werden kann.
  • 14A zeigt eine beispielhafte Draufsicht einer Ein-Wafer-Mehrkammer-Einrichtung. 14B zeigt eine beispielhafte Querschnittansicht einer Plasmaeinrichtung (auch als eine Veraschungseinrichtung bezeichnet), die für eine Sauerstoffdotierung verwendet wird.
  • Die Ein-Wafer-Mehrkammer-Einrichtung, die in 14A gezeigt ist, umfasst drei Plasmaeinrichtungen 10, die je 14B entsprechen, eine Substratzuführkammer 11, die drei Kassettenports 14 zum Halten eines Bearbeitungssubstrats aufweist, eine Ladungsschleusenkammer 12, eine Transferkammer 13 und dergleichen. Ein Substrat, das der Substratzuführkammer 11 zugeführt wird, wird durch die Ladungsschleusenkammer 12 und die Transferkammer 13 zu einer Vakuumkammer 15 in der Plasmaeinrichtung 10 transferiert und einer Sauerstoffdotierung unterzogen. Das Substrat, das einer Sauerstoffdotierung unterzogen worden ist, wird von der Plasmaeinrichtung 10 durch die Ladungsschleusenkammer 12 und die Transferkammer 13 zu der Substratzuführkammer 11 transferiert. Es sei darauf hingewiesen, dass ein Transferroboter zum Transferieren eines Bearbeitungssubstrats in jeder der Substratzuführkammer 11 und der Transferkammer 13 vorgesehen ist.
  • Wie in 14B gezeigt ist, weist die Plasmaeinrichtung 10 die Vakuumkammer 15 auf. Eine Vielzahl von Gasauslässen und eine ICP-Spule (inductively coupled plasma coil) 16, die eine Erzeugungsquelle von Plasma ist, sind an einem oberen Abschnitt der Vakuumkammer 15 vorgesehen.
  • Die zwölf Gasauslässe sind, von dem Oberteil der Plasmaeinrichtung 10 aus betrachtet, in einem mittleren Abschnitt angeordnet. Jeder der Gasauslässe ist mit einer Gaszuführquelle zum Zuführen eines Sauerstoffgases durch einen Gasströmungsdurchgang 17 angeschlossen. Die Gaszuführquelle weist einen Massenströmungsregler und dergleichen auf und kann ein Sauerstoffgas in einer gewünschten Strömungsmenge (die größer als 0 sccm und kleiner als oder gleich 1000 sccm ist) dem Gasströmungsdurchgang 17 zuführen. Das Sauerstoffgas, das von der Gaszuführquelle zugeführt wird, wird von dem Gasströmungsdurchgang 17 durch die zwölf Gasauslässe der Vakuumkammer 15 zugeführt.
  • Die ICP-Spule 16 weist eine Vielzahl von streifenförmigen Leitern auf, die je eine Spiralform haben. Ein Ende jedes der Leiter ist über eine Anpassungsschaltung zum Steuern einer Impedanz elektrisch an eine ersten Hochfrequenz-Energiequelle 18 (13,56 MHz) angeschlossen, und sein anderes Ende ist geerdet.
  • Ein Substrattisch 19, der als eine untere Elektrode fungiert, ist in einem unteren Abschnitt der Vakuumkammer vorgesehen. Mittels einer elektrostatischen Einspannvorrichtung oder dergleichen, die für den Substrattisch 19 vorgesehen ist, wird ein Bearbeitungssubstrat 20 lösbar auf dem Substrattisch gehalten. Der Substrattisch 19 weist ein Heizgerät als ein Heizsystem und einen He-Gasströmungsdurchgang als ein Kühlsystem auf. Der Substrattisch ist an einer zweiten Hochfrequenz-Energiequelle 21 (3,2 MHz) zum Anlegen einer Substratvorspannung angeschlossen.
  • Ferner weist die Vakuumkammer 15 eine Austrittsöffnung und ein automatisches Drucksteuerventil (auch als ein APC (automatic pressure control valve) bezeichnet) 22 auf. Das APC ist an einer Turbo-Molekularpumpe 23 angeschlossen und ist ferner über die Turbo-Molekularpumpe 23 an einer Trockenpumpe 24 angeschlossen. Das APC steuert den Innendruck der Vakuumkammer. Die Turbo-Molekularpumpe 23 und die Trockenpumpe 24 verringern den Innendruck der Vakuumkammer 15.
  • Als Nächstes wird ein Beispiel beschrieben, bei dem Plasma in der Vakuumkammer 15, die in 14B gezeigt ist, erzeugt wird, und eine Sauerstoffdotierung wird an einem Oxid-Halbleiterfilm oder einem Gate-Isolierfilm, der für das Bearbeitungssubstrat 20 vorgesehen ist, durchgeführt.
  • Zuerst wird der Innendruck der Vakuumkammer 15 durch Bedienen der Turbo-Molekularpumpe 23, der Trockenpumpe 24 und dergleichen auf einem gewünschten Druck gehalten, und dann wird das Bearbeitungssubstrat 20 auf den Substrattisch in der Vakuumkammer 15 platziert. Es sei darauf hingewiesen, dass für das Bearbeitungssubstrat 20, das auf dem Substrattisch gehalten wird, zumindest ein Oxid-Halbleiterfilm oder ein Gate-Isolierfilm vorgesehen ist. Bei dieser Ausführungsform wird der Innendruck der Vakuumkammer 15 auf 1,33 Pa gehalten. Es sei darauf hingewiesen, dass die Strömungsmenge des Sauerstoffgases, das von den Gasauslässen in die Vakuumkammer 15 geliefert wird, auf 250 sccm eingestellt wird.
  • Als Nächstes wird eine Hochfrequenzenergie von der ersten Hochfrequenz-Energiequelle 18 an die ICP-Spule 16 angelegt, wodurch Plasma erzeugt wird. Dann wird ein Zustand, in dem Plasma erzeugt wird, für einen bestimmten Zeitraum (länger als oder gleich 30 Sekunden und kürzer als oder gleich 600 Sekunden) aufrechterhalten. Es sei darauf hingewiesen, dass die Hochfrequenzenergie, die an die ICP-Spule 16 angelegt wird, größer als oder gleich 1 kW und kleiner als oder gleich 10 kW beträgt. Bei dieser Ausführungsform wird die Hochfrequenzenergie auf 6000 W eingestellt. Dabei kann eine Substratvorspannungsleistung von der zweiten Hochfrequenz-Energiequelle 21 an den Substrattisch angelegt werden. Bei dieser Ausführungsform wird die Substratvorspannungsleistung auf 1000 W eingestellt.
  • Bei dieser Ausführungsform wird der Zustand, in dem Plasma erzeugt wird, 60 Sekunden lang aufrechterhalten, und dann wird das Bearbeitungssubstrat 20 aus der Vakuumkammer 15 transferiert. Auf diese Weise kann eine Sauerstoffdotierung an dem Oxid-Halbleiterfilm oder dem Gate-Isolierfilm, der für das Bearbeitungssubstrat 20 vorgesehen ist, durchgeführt werden.
  • Diese Ausführungsform kann in einer geeigneten Kombination mit jeder geeigneten der oben angegebenen Ausführungsformen implementiert werden.
  • (Ausführungsform 5)
  • Eine Halbleitervorrichtung, die eine Anzeigefunktion aufweist (auch als eine Anzeigevorrichtung bezeichnet), kann unter Verwendung des Transistors hergestellt werden, der beispielhaft bei jeder geeigneten der Ausführungsformen 1 bis 3 beschrieben ist. Ferner kann/können ein Teil der oder die gesamten Treiberschaltungen, der/die den Transistor aufweist/aufweisen, über einem Substrat ausgebildet werden, wo der Pixelabschnitt ausgebildet ist, wodurch ein System-on-Panel erhalten werden kann.
  • In 12A ist ein Dichtungsmittel 4005 so vorgesehen, dass es einen Pixelabschnitt 4002 umgibt, der über einem ersten Substrat 4001 vorgesehen ist, und der Pixelabschnitt 4002 wird unter Verwendung eines zweiten Substrats 4006 abgedichtet. In 12A sind eine Signalleitungs-Treiberschaltung 4003 und eine Abtastleitungs-Treiberschaltung 4004, die unter Verwendung eines einkristallinen Halbleiterfilms oder eines polykristallinen Halbleiterfilms über einem getrennt vorbereiteten Substrat ausgebildet sind, in einem anderen Bereich montiert als dem Bereich, der von dem Dichtungsmittel 4005 über dem ersten Substrat 4001 umgeben ist. Verschiedene Signale und Potenziale werden von flexiblen gedruckten Schaltungen (flexible printed circuits: FPCs) 4018a und 4018b der Signalleitungs-Treiberschaltung 4003 und der Abtastleitungs-Treiberschaltung 4004, die getrennt ausgebildet sind, und dem Pixelabschnitt 4002 zugeführt.
  • In 12B und 12C ist das Dichtungsmittel 4005 so vorgesehen, dass es den Pixelabschnitt 4002 und die Abtastleitungs-Treiberschaltung 4004 umgibt, die über dem ersten Substrat 4001 vorgesehen sind. Das zweite Substrat 4006 ist über dem Pixelabschnitt 4002 und der Abtastleitungs-Treiberschaltung 4004 vorgesehen. Folglich sind der Pixelabschnitt 4002 und die Abtastleitungs-Treiberschaltung 4004 zusammen mit dem Anzeigeelement mittels des ersten Substrats 4001, des Dichtungsmittels 4005 und des zweiten Substrats 4006 abgedichtet. In 12B und 12C ist die Signalleitungs-Treiberschaltung 4003, die unter Verwendung eines einkristallinen Halbleiterfilms oder eines polykristallinen Halbleiterfilms über einem getrennt vorbereiteten Substrat ausgebildet ist, in einem anderen Bereich montiert als dem Bereich, der von dem Dichtungsmittel 4005 über dem ersten Substrat 4001 umgeben ist. In 12B und 12C werden verschiedene Signale und Potenziale von einer FPC 4018 der Signalleitungs-Treiberschaltung 4003, die getrennt ausgebildet ist, der Abtastleitungs-Treiberschaltung 4004 und dem Pixelabschnitt 4002 zugeführt.
  • Obwohl 12B und 12C je ein Beispiel zeigen, in dem die Signalleitungs-Treiberschaltung 4003 getrennt ausgebildet ist und auf dem ersten Substrat 4001 montiert ist, ist eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nicht auf diese Struktur beschränkt. Die Abtastleitungs-Treiberschaltung kann getrennt ausgebildet und dann montiert werden, oder nur ein Teil der Signalleitungs-Treiberschaltung oder ein Teil der Abtastleitungs-Treiberschaltung kann getrennt ausgebildet und dann montiert werden.
  • Es sei darauf hingewiesen, dass ein Verbindungsverfahren einer getrennt ausgebildeten Treiberschaltung keiner besonderen Einschränkung unterliegt, und es kann ein Chip-on-Glass-(COG-)Verfahren, ein Drahtbond-Verfahren, ein Tape-Automated-Bonding-(TAB-)Verfahren oder dergleichen angewendet werden. 12A zeigt ein Beispiel, bei dem die Signalleitungs-Treiberschaltung 4003 und die Abtastleitungs-Treiberschaltung 4004 mittels eines COG-Verfahrens montiert sind. 12B zeigt ein Beispiel, bei dem die Signalleitungs-Treiberschaltung 4003 mittels eines COG-Verfahrens montiert ist. 12C zeigt ein Beispiel, bei dem die Signalleitungs-Treiberschaltung 4003 mittels eines TAB-Verfahrens montiert ist.
  • Außerdem weist die Anzeigevorrichtung ein Panel, in dem das Anzeigeelement abgedichtet ist, und ein Modul auf, in dem eine IC oder dergleichen, einschließlich eines Reglers, auf dem Panel montiert ist.
  • Es sei darauf hingewiesen, dass die Anzeigevorrichtung in dieser Beschreibung eine Bildanzeigevorrichtung, eine Anzeigevorrichtung oder eine Lichtquelle (einschließlich einer Beleuchtungsvorrichtung) bedeutet. Ferner weist die Anzeigevorrichtung auch die folgenden Module in ihrer Kategorie auf: ein Modul, an dem ein Anschlussteil, wie z. B. eine FPC, ein TAB-Band oder ein TCP angebracht ist; ein Modul, das ein TAB-Band oder ein TCP aufweist, an dessen Spitze eine Leiterplatte vorgesehen ist; und ein Modul, bei dem eine integrierte Schaltung (integrated circuit: IC) direkt mittels eines COG-Verfahrens auf einem Anzeigeelement montiert ist.
  • Der Pixelabschnitt und die Abtastleitungs-Treiberschaltung, die über dem ersten Substrat angeordnet sind, weisen eine Vielzahl von Transistoren auf, und jeder geeignete der Transistoren, die bei den Ausführungsformen 1 bis 3 beschrieben sind, kann darauf angewendet werden.
  • Als das Anzeigeelement, das in der Anzeigevorrichtung vorgesehen ist, kann ein Flüssigkristallelement (auch als ein Flüssigkristall-Anzeigeelement bezeichnet) oder ein lichtemittierendes Element (auch als ein lichtemittierendes Anzeigeelement bezeichnet) verwendet werden. Das lichtemittierende Element weist in seiner Kategorie ein Element auf, dessen Leuchtdichte von einem Strom oder einer Spannung gesteuert wird, und weist in seiner Kategorie insbesondere ein anorganisches Elektrolumineszenz-(EL-)Element, ein organisches EL-Element und dergleichen auf. Ferner kann ein Anzeigemedium, dessen Kontrast durch einen elektrischen Effekt verändert wird, wie z. B. eine elektronische Tinte, verwendet werden.
  • Eine Ausführungsform der Halbleitervorrichtung wird unter Anwendung der 6, 7 und 8 beschrieben. 6, 7 und 8 entsprechen Querschnittansichten entlang der Linie M–N in 12B.
  • Wie in 6, 7 und 8 dargestellt ist, weist die Halbleitervorrichtung eine Verbindungs-Anschlusselektrode 4015 und eine Anschlusselektrode 4016 auf. Die Verbindungs-Anschlusselektrode 4015 und die Anschlusselektrode 4016 sind über einen anisotropen leitenden Film 4019 elektrisch an einen Anschluss in der FPC 4018 angeschlossen.
  • Die Verbindungs-Anschlusselektrode 4015 ist unter Verwendung des gleichen leitenden Films wie bei einer ersten Elektrodenschicht 4030 ausgebildet, und die Anschlusselektrode 4016 ist unter Verwendung des gleichen leitenden Films wie bei Source- und Drain-Elektroden von Transistoren 4010 und 4011 ausgebildet.
  • Der Pixelabschnitt 4002 und die Abtastleitungs-Treiberschaltung 4004, die über dem ersten Substrat 4001 vorgesehen sind, weisen eine Vielzahl von Transistoren auf. In 6, 7 und 8 sind der Transistor 4010 in dem Pixelabschnitt 4002 und der Transistor 4011 in der Abtastleitungs-Treiberschaltung 4004 beispielhaft dargestellt. In 6 sind Isolierfilme 4020 und 4024 über den Transistoren 4010 und 4011 vorgesehen, und in 7 und 8 ist ferner eine Isolierschicht 4021 über dem Isolierfilm 4024 vorgesehen. Es sei darauf hingewiesen, dass ein Isolierfilm 4023 ein Isolierfilm ist, der als ein Basisfilm dient.
  • Bei dieser Ausführungsform können die Transistoren, die bei jeder geeigneten der Ausführungsformen 1 bis 3 beschrieben sind, als der Transistor 4010 und der Transistor 4011 verwendet werden. Eine Änderung der elektrischen Eigenschaften des Transistors 4010 und des Transistors 4011 wird unterbunden, und der Transistor 4010 und der Transistor 4011 sind elektrisch stabil. Daher können hochzuverlässige Halbleitervorrichtungen als die Halbleitervorrichtungen, die in 6, 7 und 8 gezeigt sind, zur Verfügung gestellt werden.
  • In dieser Ausführungsform wird ferner eine leitende Schicht über dem Isolierfilm vorgesehen, um sich mit einem Kanalbereich des Oxid-Halbleiterfilms in dem Transistor 4011 für die Treiberschaltung zu überlappen. Das Vorhandensein der leitenden Schicht, die sich mit dem Kanalbereich des Oxid-Halbleiterfilms überlappt, kann ferner das Maß an Veränderung der Schwellenspannung des Transistors 4011 vor und nach dem BT-Test reduzieren. Das Potenzial der leitenden Schicht kann gleich wie oder anders als das einer Gate-Elektrode des Transistors 4011 sein. Die leitende Schicht kann auch als eine zweite Gate-Elektrode fungieren. Das Potenzial der leitenden Schicht kann GND oder 0 V sein, oder die leitende Schicht kann sich in einem Floating-Zustand befinden.
  • Außerdem sperrt die leitende Schicht ein äußeres elektrisches Feld; das heißt, dass die leitende Schicht vermeidet, ein äußeres elektrisches Feld (besonders statische Elektrizität), nachteilig das Innen (einen Schaltungsabschnitt einschließlich des Transistors) zu beeinflussen. Eine Sperrfunktion der leitenden Schicht kann eine Änderung der elektrischen Eigenschaften des Transistors wegen des Beeinflusses von einem äußeren elektrischen Feld, wie z. B. einer statischen Elektrizität verhindern.
  • Der Transistor 4010, der in dem Pixelabschnitt 4002 vorgesehen ist, ist elektrisch an ein Anzeigeelement in einem Anzeigepanel angeschlossen. Verschiedene Anzeigeelemente können als das Anzeigeelement verwendet werden, solange eine Anzeige erfolgen kann.
  • Ein Beispiel einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung, bei der ein Flüssigkristallelement als ein Anzeigeelement verwendet wird, ist in 6 dargestellt. In 6 weist ein Flüssigkristallelement 4013, das ein Anzeigeelement ist, die erste Elektrodenschicht 4030, die zweite Elektrodenschicht 4031 und eine Flüssigkristallschicht 4008 auf. Isolierfilme 4032 und 4033, die als Ausrichtungsfilme dienen, sind so vorgesehen, dass die Flüssigkristallschicht 4008 dazwischen vorgesehen ist. Die zweite Elektrodenschicht 4031 ist auf der Seite des zweiten Substrats 4006 vorgesehen, und die erste Elektrodenschicht 4030 und die zweite Elektrodenschicht 4031 sind mit der dazwischen vorgesehenen Flüssigkristallschicht 4008 gestapelt.
  • Ein Bezugszeichen 4035 bezieht sich auf einen säulenförmigen Abstandshalter, der durch selektives Ätzen eines Isolierfilms erhalten wird und vorgesehen ist, um die Dicke der Flüssigkristallschicht 4008 (eine Zellenlücke) zu steuern. Es sei darauf hingewiesen, dass der Abstandshalter nicht auf einen säulenförmigen Abstandshalter beschränkt ist und beispielsweise ein kugelförmiger Abstandshalter verwendet werden kann.
  • In dem Fall, in dem ein Flüssigkristallelement als das Anzeigeelement verwendet wird, kann ein thermotroper Flüssigkristall, ein niedermolekularer Flüssigkristall, ein hochmolekularer Flüssigkristall, ein in einem Polymer dispergierter Flüssigkristall, ein ferroelektrischer Flüssigkristall, ein antiferroelektrischer Flüssigkristall oder dergleichen verwendet werden. Ein solches Flüssigkristallmaterial zeigt je nach der Bedingung eine cholesterische Phase, eine smektische Phase, eine kubische Phase, eine chiral-nematische Phase, eine isotrope Phase oder dergleichen.
  • Alternativ kann ein eine blaue Phase aufweisender Flüssigkristall, bei dem ein Ausrichtungsfilm nicht erforderlich ist, verwendet werden. Eine blaue Phase ist eine von Flüssigkristallphasen, die auftritt, kurz bevor sich eine cholesterische Phase zu einer isotropen Phase verändert, wobei die Temperatur eines cholesterischen Flüssigkristalls erhöht wird. Da die blaue Phase nur in einem engen Temperaturbereich auftritt, wird eine Flüssigkristallzusammensetzung, bei der fünf Gewichtsprozent oder mehr eines chiralen Materials eingemischt ist, für die Flüssigkristallschicht verwendet, um den Temperaturbereich zu verbessern. Die Flüssigkristallzusammensetzung, die einen Flüssigkristall mit einer blauen Phase und ein chirales Agens aufweist, hat eine kurze Reaktionszeit von 1 ms oder kürzer, hat eine optische Isotropie, die den Ausrichtungsprozess unnötig macht, und hat eine geringe Betrachtungswinkelabhängigkeit. Ferner können, da ein Ausrichtungsfilm nicht vorgesehen sein muss und eine Reibbehandlung nicht erforderlich ist, während des Herstellungsprozesses eine durch die Reibbehandlung hervorgerufene Beschädigung aufgrund elektrostatischer Entladung verhindert werden und Defekte und Beschädigung der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung verringert werden. Somit kann die Produktivität der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung erhöht werden.
  • Der spezifische Widerstand des Flüssigkristallmaterials ist 1 × 109 Ω·cm oder höher, bevorzugt 1 × 1011 Ω·cm oder höher, stärker bevorzugt 1 × 1012 Ω·cm oder höher. Der Wert des spezifischen Widerstands in dieser Beschreibung wird bei 20°C gemessen.
  • Die Größe eines Speicherkondensators, der in der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung ausgebildet ist, wird unter Berücksichtigung des Leckstroms des Transistors eingestellt, der in dem Pixelabschnitt oder dergleichen vorgesehen ist, so dass eine Ladung während eines vorgegebenen Zeitraums gehalten werden kann. Durch Verwendung des Transistors, der den hochgereinigten Oxid-Halbleiterfilm aufweist, reicht es aus, einen Speicherkondensator mit einer Kapazität bereitzustellen, die 1/3 oder weniger, vorzugsweise 1/5 oder weniger einer Flüssigkristallkapazität jedes Pixels beträgt.
  • Bei dem bei dieser Ausführungsform verwendeten Transistor, der den hochgereinigten Oxid-Halbleiterfilm aufweist, kann der Strom in einem Aus-Zustand (der Aus-Strom) klein ausgelegt sein. Entsprechend kann ein elektrisches Signal, wie z. B. ein Bildsignal, über einen langen Zeitraum gehalten werden, und ein Schreibintervall kann in einem Ein-Zustand lang eingestellt werden. Entsprechend kann die Häufigkeit einer Aktualisierungsoperation verringert werden, was zu einem Effekt des Niedrighaltens des Energieverbrauchs führt.
  • Ferner kann der bei dieser Ausführungsform verwendete Transistor, der den hochgereinigten Oxid-Halbleiterfilm aufweist, eine relativ hohe Feldeffektmobilität haben und ist somit zu einer Hochgeschwindigkeitsoperation fähig. Daher kann durch Verwendung des Transistors in dem Pixelabschnitt der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung ein hochwertiges Bild erzeugt werden. Ferner kann, da die Transistoren getrennt in einem Treiberschaltungsabschnitt und einem Pixelabschnitt über einem Substrat vorgesehen sein können, die Anzahl von Komponenten der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung verringert werden.
  • Bei der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung kann ein Twisted Nematic-(TN-)Modus, ein In-Plane-Switching-(IPS-)Modus, ein Fringe Field Switching-(FFS-)Modus, ein Axially Symmetric Aligned Micro-Cell-(ASM-)Modus, ein Optical Compensated Birefringence-(OCB-)Modus, ein Ferroelektrisch-Flüssigkristall-(ferroelectric liquid crystal: FLC-)Modus, ein Antiferroelektrisch-Flüssigkristall-(antiferroelectric liquid crystal: AFLC-)Modus oder dergleichen angewendet werden.
  • Eine normal schwarze Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung, wie z. B. eine Durchsicht-Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung, bei der ein Vertikalausrichtungs-(VA-)Modus angewendet wird, kann verwendet werden. Der Vertikalausrichtungsmodus ist ein Verfahren zum Steuern der Ausrichtung von Flüssigkristallmolekülen eines Flüssigkristall-Anzeigepanels, bei dem Flüssigkristallmoleküle vertikal zu einer Panelfläche ausgerichtet sind, wenn keine Spannung angelegt ist. Einige Beispiele sind als der Vertikalausrichtungsmodus angegeben. Beispielsweise kann ein Multi-Domain Vertical Alignment-(MVA-)Modus, ein Patterned Vertical Alignment-(PVA-)Modus, ein Advanced Super View-(ASV-)Modus oder dergleichen angewendet werden. Ferner ist es möglich, ein Verfahren anzuwenden, das als Domainmultiplikation oder Multi-Domain-Auslegung bezeichnet wird, bei dem ein Pixel in einige Bereiche (Subpixel) unterteilt ist und Moleküle in unterschiedliche Richtungen in ihren jeweiligen Bereichen ausgerichtet sind.
  • Bei der Anzeigevorrichtung sind eine schwarze Matrix (eine Lichtblockierungsschicht), ein optisches Element (ein optisches Substrat), wie z. B. ein Polarisationselement, ein Retardationselement oder ein Antireflexelement und dergleichen, soweit erforderlich, vorgesehen. Beispielsweise kann eine kreisförmige Polarisation durch Verwendung eines Polarisationssubstrats und eines Retardationssubstrats erhalten werden. Ferner kann eine Hintergrundbeleuchtung, eine Seitenbeleuchtung oder dergleichen als eine Lichtquelle verwendet werden.
  • Ferner ist es möglich, ein Zeitmultiplex-Anzeigeverfahren (auch als ein feldsequentielles Betreibungsverfahren bezeichnet) unter Verwendung einer Vielzahl von lichtemittierenden Dioden (LEDs) als eine Hintergrundbeleuchtung anzuwenden. Unter Anwendung eines feldsequentiellen Betreibungsverfahrens kann eine Farbanzeige ohne Verwendung eines Farbfilters erfolgen.
  • Als ein Anzeigeverfahren in dem Pixelabschnitt kann ein Progressivverfahren, ein Zeilensprungverfahren oder dergleichen angewendet werden. Ferner sind Farbelemente, die bei der Farbanzeige in einem Pixel gesteuert werden, nicht auf drei Farben R, G und B (R, G und B entsprechen Rot, Grün bzw. Blau) beschränkt. Beispielsweise kann Folgendes verwendet werden: R, G, B und W (W entspricht Weiß); R, G, B und eines oder mehrere von Gelb, Zyan, Magenta und dergleichen; oder der gleichen. Ferner können die Größen von Anzeigebeireichen zwischen jeweiligen Punkten der Farbelemente unterschiedlich sein. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Anwendung bei einer Anzeigevorrichtung für eine Farbanzeige beschränkt, sondern kann auch bei einer Anzeigevorrichtung für eine monochrome Anzeige angewendet werden.
  • Alternativ kann als das Anzeigeelement in der Anzeigevorrichtung ein lichtemittierendes Element, das Elektrolumineszenz nutzt, verwendet werden. Lichtemittierende Elemente, die Elektrolumineszenz nutzen, sind davon abhängend klassifiziert, ob ein lichtemittierendes Material eine organische Verbindung oder eine anorganische Verbindung ist. Grundsätzlich wird das Erstere als ein organisches EL-Element bezeichnet, und das Letztere wird als ein anorganisches EL-Element bezeichnet.
  • Bei einem organischen EL-Element werden durch Anlegen von Spannung an ein lichtemittierendes Element Elektronen und Löcher von einem Paar von Elektroden in eine Schicht injiziert, die eine lichtemittierende organische Verbindung enthält, und es fließt ein Strom. Die Träger (Elektronen und Löcher) werden rekombiniert, und somit wird die lichtemittierende organische Verbindung angeregt. Die lichtemittierende organische Verbindung kehrt aus dem angeregten Zustand in einen Grundzustand zurück, wodurch Licht emittiert wird. Aufgrund eines solchen Mechanismus wird dieses lichtemittierende Element als ein Stromanregungs-Lichtemissionselement bezeichnet.
  • Die anorganischen EL-Elemente sind entsprechend ihren Elementstrukturen in ein anorganisches Dispersions-EL-Element und ein anorganisches Dünnfilm-EL-Element klassifiziert. Ein anorganisches Dispersions-EL-Element weist eine lichtemittierende Schicht auf, in der Partikel eines lichtemittierenden Materials in einem Bindemittel dispergiert sind, und sein Lichtemissionsmechanismus ist eine Lichtemission vom Typ einer Donator-Akzeptor-Rekombination, bei der ein Donatorniveau und ein Akzeptorniveau angewendet werden. Ein anorganisches Dünnfilm-EL-Element weist eine Struktur auf, bei der eine lichtemittierende Schicht sandwichartig zwischen dielektrischen Schichten angeordnet ist, die ferner sandwichartig zwischen Elektroden angeordnet sind, und sein Lichtemissionsmechanismus ist eine örtlich begrenzte Lichtemission, bei der ein Innenelektronenübergang von Metallionen angewendet wird. Es sei darauf hingewiesen, dass hier ein Beispiel eines organischen EL-Elements als ein lichtemittierendes Element beschrieben ist.
  • Zum Extrahieren von Licht aus dem lichtemittierenden Element ist mindestens eine von einem Paar von Elektroden durchsichtig. Der Transistor und das lichtemittierende Element sind über dem Substrat vorgesehen. Das lichtemittierende Element kann eine Struktur mit Emission von oben, bei der eine Lichtemission durch die dem Substrat gegenüberliegende Fläche extrahiert wird, eine Struktur mit Emission von unten, bei der eine Lichtemission durch die Fläche auf der Substratseite extrahiert wird, oder eine Doppelemissionsstruktur, bei der eine Lichtemission durch die dem Substrat gegenüberliegende Fläche und die Fläche auf der Substratseite extrahiert wird, aufweisen. Ein lichtemittierendes Element, das jede geeignete dieser Emissionsstrukturen aufweist, kann verwendet werden.
  • Ein Beispiel einer lichtemittierenden Vorrichtung, bei der ein lichtemittierendes Element als ein Anzeigeelement verwendet wird, ist in 7 dargestellt. Ein lichtemittierendes Element 4513, das ein Anzeigeelement ist, ist elektrisch an den Transistor 4010 angeschlossen, der in dem Pixelabschnitt 4002 vorgesehen ist. Eine Struktur des lichtemittierenden Elements 4513 ist nicht auf die mehrschichtige Struktur beschränkt, die die erste Elektrodenschicht 4030, eine Elektrolumineszenzschicht 4511 und die zweite Elektrodenschicht 4031 aufweist und in 7 gezeigt ist. Die Struktur des lichtemittierenden Elements 4513 kann in Abhängigkeit von der Richtung, in der Licht aus dem lichtemittierenden Element 4513 extrahiert wird, oder dergleichen angemessen verändert werden.
  • Eine Trennwand 4510 wird unter Verwendung eines organischen Isoliermaterials oder eines anorganischen Isoliermaterials ausgebildet. Es ist besonders bevorzugt, dass die Trennwand 4510 unter Verwendung eines fotoempfindlichen Harzmaterials so ausgebildet ist, dass sie eine Öffnung über der ersten Elektrodenschicht 4030 aufweist, so dass eine Seitenwand der Öffnung als eine geneigte Fläche mit einer durchgehenden Krümmung ausgebildet ist.
  • Die Elektrolumineszenzschicht 4511 kann unter Verwendung einer einzelnen Schicht oder einer Vielzahl von gestapelten Schichten ausgebildet sein.
  • Ein Schutzfilm kann über der zweiten Elektrodenschicht 4031 und der Trennwand 4510 ausgebildet sein, um das Eintreten von Sauerstoff, Wasserstoff, Feuchtigkeit, einem Kohlendioxid oder dergleichen in das lichtemittierende Element 4513 zu verhindern. Als der Schutzfilm kann ein Siliziumnitridfilm, ein Siliziumnitridoxidfilm, ein DLC-Film oder dergleichen ausgebildet sein. Ferner ist in einem Bereich, der von dem ersten Substrat 4001, dem zweiten Substrat 4006 und dem Dichtungsmittel 4005 gebildet ist, ein Füllmaterial 4514 zu Dichtungszwecken vorgesehen. Es ist bevorzugt, dass auf diese Weise ein Panel mit einem Schutzfilm (wie z. B. einem Laminatfilm oder einem Ultraviolett-härtenden Harzfilm) oder einem Abdeckmaterial mit hoher Luftundurchlässigkeit und geringer Entgasung gepackt (abgedichtet) ist, so dass das Panel nicht der Außenluft ausgesetzt wird.
  • Als das Füllmaterial 4514 kann ein Ultraviolett-härtendes Harz oder ein warmaushärtendes Harz verwendet werden, sowie ein Inertgas, wie z. B. Stickstoff oder Argon. Beispielsweise kann PVC (Polyvinylchlorid), Acryl, Polyimid, ein Epoxidharz, ein Silikonharz, PVB (Polyvinylbutyral) oder EVA (Ethylenvinylacetat) verwendet werden. Beispielsweise wird Stickstoff als das Füllmaterial verwendet.
  • Ferner kann, falls erforderlich, ein optischer Film, wie z. B. eine Polarisationsplatte, eine kreisförmig polarisierende Platte (einschließlich einer elliptisch polarisierenden Platte), eine Retardationsplatte (eine Viertelwellenplatte oder eine Halbwellenplatte) oder ein Farbfilter angemessen für eine lichtemittierende Fläche des lichtemittierenden Elements vorgesehen sein. Ferner kann die Polarisationsplatte oder die kreisförmig polarisierende Platte einen Antireflexfilm aufweisen. Beispielsweise kann eine Blendschutzbehandlung, bei der reflektiertes Licht durch Vorsprünge und Vertiefungen auf der Fläche diffundiert werden kann, um das Blenden zu verringern, durchgeführt werden.
  • Ferner kann ein elektronisches Papier, bei dem eine elektronische Tinte verwendet wird, als die Anzeigevorrichtung verwendet werden. Das elektronische Papier wird auch als eine elektrophoretische Anzeigevorrichtung (elektrophoretische Anzeige) bezeichnet und bietet Vorteile, dass es die gleiche Lesbarkeitsstufe wie normales Papier hat, es weniger Energie als andere Anzeigevorrichtungen verbraucht und es so eingestellt werden kann, dass es dünn und leicht ausgeführt ist.
  • Eine elektrophoretische Anzeigevorrichtung kann verschiedene Modi aufweisen. Eine elektrophoretische Anzeigevorrichtung enthält eine Vielzahl von Mikrokapseln, die in einem Lösungsmittel oder einer gelösten Substanz dispergiert sind, wobei jede Mikrokapsel erste Partikel, die positiv geladen sind, und zweite Partikel, die negativ geladen sind, enthält. Durch Anlegen eines elektrischen Felds an die Mikrokapseln bewegen sich die Partikel in den Mikrokapseln in entgegengesetzte Richtungen zueinander, und nur die Farbe der Partikel, die sich auf einer Seite sammeln, wird angezeigt. Es sei darauf hingewiesen, dass die ersten Partikel und die zweiten Partikel jeweils Pigment enthalten und sich ohne ein elektrisches Feld nicht bewegen. Ferner haben die ersten Partikel und die zweiten Partikel unterschiedliche Farben (eine davon kann farblos sein).
  • Somit ist eine elektrophoretische Anzeigevorrichtung eine Anzeigevorrichtung, bei der ein sogenannter dielektrophoretischer Effekt genutzt wird, durch den sich eine Substanz, die eine hohe dielektrische Konstante aufweist, zu einem Bereich mit einem hohen elektrischen Feld bewegt.
  • Eine Lösung, bei der die oben genannten Mikrokapseln in einem Lösungsmittel dispergiert sind, wird als eine elektronische Tinte bezeichnet. Diese elektronische Tinte kann auf eine Fläche aus Glas, Kunststoff, Tuch, Papier oder dergleichen gedruckt werden. Ferner kann auch durch Verwendung eines Farbfilters oder von Partikeln, die ein Pigment aufweisen, eine Farbanzeige erfolgen.
  • Es sei darauf hingewiesen, dass die ersten Partikel und die zweiten Partikel in den Mikrokapseln je aus einem einzelnen Material gebildet sein können, das aus einem leitenden Material, einem Isoliermaterial, einem Halbleitermaterial, einem Magnetmaterial, einem Flüssigkristallmaterial, einem ferroelektrischen Material, einem Elektrolumineszenzmaterial, einem elektrochromen Material und einem magnetophoretischen Material ausgewählt ist, oder aus einem Verbundmaterial aus jedem geeigneten dieser Materialien gebildet sein können.
  • Als das elektronische Papier kann eine Anzeigevorrichtung verwendet werden, bei der ein Drehkugel-Anzeigesystem verwendet wird. Das Drehkugel-Anzeigesystem bezieht sich auf ein Verfahren, bei dem kugelförmige Partikel, die je schwarz und weiß gefärbt sind, zwischen einer ersten Elektrodenschicht und einer zweiten Elektrodenschicht angeordnet sind, die Elektrodenschichten sind, welche für ein Anzeigeelement verwendet werden, und eine Potenzialdifferenz zwischen der ersten Elektrodenschicht und der zweiten Elektrodenschicht erzeugt wird, um eine Orientierung der kugelförmigen Partikel zu steuern, so dass eine Anzeige erfolgt.
  • 8 zeigt ein Aktivmatrix-Elektronikpapier als eine Ausführungsform einer Halbleitervorrichtung. Das elektronische Papier in 8 ist ein Beispiel einer Anzeigevorrichtung, bei der ein Drehkugel-Anzeigesystem verwendet wird.
  • Zwischen der ersten Elektrodenschicht 4030, die an dem Transistor 4010 angeschlossen ist, und der zweiten Elektrodenschicht 4031, die für das zweite Substrat 4006 vorgesehen ist, sind kugelförmige Partikel 4613 vorgesehen, die je eine schwarze Region 4615a, eine weiße Region 4615b und einen Hohlraum 4612 aufweisen, der mit einer Flüssigkeit gefüllt ist und um die schwarze Region 4615a und die weiße Region 4615b herum vorgesehen ist. Ein Bereich um die kugelförmigen Partikel 4613 herum ist mit einem Füllmaterial 4614, wie z. B einem Harz, gefüllt. Die zweite Elektrodenschicht 4031 entspricht einer gemeinsamen Elektrode (Gegenelektrode). Die zweite Elektrodenschicht 4031 ist elektrisch an eine gemeinsame Potenzialleitung angeschlossen.
  • Es sei darauf hingewiesen, dass in 6, 7 und 8 ein flexibles Substrat sowie ein Glassubstrat als jedes geeignete von dem ersten Substrat 4001 und dem zweiten Substrat 4006 verwendet werden können. Beispielsweise kann ein Kunststoffsubstrat mit Lichtdurchlasseigenschaften verwendet werden. Als Kunststoff können eine glasfaserverstärkte Kunststoff-(fiberglass-reinforced plastics: FRP-)Platte, ein Polyvinylfluorid-(PVF-)Film, ein Polyesterfilm oder ein Acrylharzfilm verwendet werden. Ferner kann ein Blatt mit einer Struktur, bei der eine Aluminiumfolie sandwichartig zwischen PVF-Filmen oder Polyesterfilmen angeordnet ist, verwendet werden.
  • Der Isolierfilm 4020 kann unter Verwendung eines Materials ausgebildet sein, das ein anorganisches Isoliermaterial aufweist, wie z. B. ein Siliziumoxid, ein Siliziumoxynitrid, ein Hafniumoxid, ein Aluminiumoxid oder ein Galliumoxid. Es gibt keine bestimmte Beschränkung auf das Verfahren zum Ausbilden des Isolierfilms 4020, und z. B., der Isolierfilm 4020 kann durch ein Abscheideverfahren wie ein Plasma-CVD-Verfahren oder ein Sputterverfahren ausgebildet werden. Ein Sputterverfahren ist hinsichtlich einer geringen Möglichkeit des Eintretens von Wasserstoff, Wasser und dergleichen bevorzugt.
  • Der Isolierfilm 4024 kann durch ein Sputterverfahren ausgebildet werden, um eine einschichtige Struktur oder eine mehrschichtige Struktur aufzuweisen, die jeden geeigneten von einem Siliziumnitridfilm, einem Siliziumnitridoxidfilm, einem Aluminiumoxidfilm, einem Aluminiumnitridfilm, einem Aluminiumoxynitridfilm, und einem Aluminiumnitridoxidfilm verwendet.
  • Die Isolierschicht 4021 kann unter Verwendung eines anorganischen Isoliermaterials oder eines organischen Isoliermaterials ausgebildet sein. Es sei darauf hingewiesen, dass die Isolierschicht 4021, die unter Verwendung eines wärmebeständigen organischen Isoliermaterials, wie z. B. eines Acrylharzes, eines Polyimids, eines auf Benzocyclobuten basierenden Harzes, eines Polyamids oder eines Epoxidharzes, ausgebildet ist, vorzugsweise als ein planarisierender Isolierfilm verwendet wird. Es ist möglich, zusätzlich zu solchen organischen Isoliermaterialien ein Material mit einer niedrigen dielektrischen Konstante (ein Low-k-Material), ein auf Siloxan basierendes Harz, Phosphosilikatglas (PSG), Borophosphosilikatglas (BPSG) oder dergleichen zu verwenden. Die Isolierschicht kann durch Stapeln einer Vielzahl von Isolierfilmen, die aus diesen Materialien gebildet sind, ausgebildet sein.
  • Es gibt keine besondere Einschränkung hinsichtlich des Verfahrens zum Ausbilden der Isolierschicht 4021, und die Isolierschicht 4021 kann in Abhängigkeit von dem Material mittels eines Sputterverfahrens, eines Rotationsbeschichtungsverfahrens, eines Tauchverfahrens, einer Sprühbeschichtung, eines Tropfenentladungsverfahrens (z. B. eines Tintenstrahlverfahrens, Siebdrucks oder Offsetdrucks), einer Walzenbeschichtung, eines Vorhanggießens, einer Rakelbeschichtung oder dergleichen ausgebildet werden.
  • Die Anzeigevorrichtung zeigt dadurch ein Bild an, dass sie Licht von einer Lichtquelle oder einem Anzeigeelement durchlässt. Daher weisen das Substrat und die Dünnfilme, wie z. B. der Isolierfilm und der leitende Film, die für den Pixelabschnitt vorgesehen sind, in dem Licht durchgelassen wird, Lichtdurchlasseigenschaften bezüglich Licht in dem Wellenlängenbereich von sichtbarem Licht auf.
  • Die erste Elektrodenschicht und die zweite Elektrodenschicht (jede davon kann als eine Pixel-Elektrodenschicht, eine gemeinsame Elektrodenschicht, eine Gegenelektrodenschicht oder dergleichen bezeichnet werden) zum Anlegen einer Spannung an das Anzeigeelement können Lichtdurchlasseigenschaften oder Lichtreflektiereigenschaften aufweisen, je nach der Richtung, in der Licht extrahiert wird, der Position, in der die Elektrodenschicht vorgesehen ist, der Musterstruktur der Elektrodenschicht und dergleichen.
  • Die erste Elektrodenschicht 4030 und die zweite Elektrodenschicht 4031 können unter Verwendung eines lichtdurchlässigen leitenden Materials, wie z. B. eines Indiumoxids, das Wolframoxid enthält, eines Indiumzinkoxids, das Wolframoxid enthält, eines Indiumoxids, das Titanoxid enthält, eines Indiumzinnoxids, das Titanoxid enthält, ITOs, eines Indiumzinkoxids oder eines Indiumzinnoxids, zu dem ein Siliziumoxid hinzugefügt ist, ausgebildet sein.
  • Die erste Elektrodenschicht 4030 und die zweite Elektrodenschicht 4031 können unter Verwendung einer oder mehrerer Arten von Materialien, die aus Metallen, wie z. B. Wolfram (W), Molybdän (Mo), Zirkonium (Zr), Hafnium (Hf), Vanadium (V), Niob (Nb), Tantal (Ta), Chrom (Cr), Kobalt (Co), Nickel (Ni), Titan (Ti), Platin (Pt), Aluminium (Al), Kupfer (Cu) und Silber (Ag); Legierungen aus diesen Metallen; und Nitriden dieser Metalle ausgewählt werden, ausgebildet sein.
  • Da der Transistor aufgrund von statischer Elektrizität oder dergleichen leicht brechen kann, ist vorzugsweise eine Schutzschaltung zum Schützen der Treiberschaltung vorgesehen. Die Schutzschaltung wird vorzugsweise unter Verwendung eines nicht linearen Elements ausgebildet.
  • Wie oben beschrieben ist, kann durch Verwenden jedes geeigneten der Transistoren, die bei den Ausführungsformen 1 bis 3 beispielhaft dargestellt sind, eine hochzuverlässige Halbleitervorrichtung zur Verfügung gestellt werden.
  • Diese Ausführungsform kann in einer geeigneten Kombination mit jeder geeigneten der bei den anderen Ausführungsformen beschriebenen Strukturen implementiert werden.
  • (Ausführungsform 6)
  • Eine Halbleitervorrichtung, die eine Bildsensorfunktion zum Lesen von Daten eines Objekts aufweist, kann unter Verwendung jedes geeinigten der Transistoren ausgebildet werden, die in den Ausführungsformen 1 bis 3 beschrieben sind.
  • Ein Beispiel einer Halbleitervorrichtung, die eine Bildsensorfunktion aufweist, ist in 9A dargestellt. 9A zeigt eine äquivalente Schaltung eines Fotosensors, und 9B zeigt eine Querschnittansicht mit Darstellung eines Teils des Fotosensors.
  • Bei einer Fotodiode 602 ist eine Elektrode elektrisch an eine Fotodioden-Rücksetzsignalleitung 658 angeschlossen, und die andere Elektrode ist elektrisch an ein Gate eines Transistors 640 angeschlossen. Eine/einer einer Source und eines Drains des Transistors 640 ist elektrisch an eine Fotosensor-Referenzsignalleitung 672 angeschlossen, und die/der andere der Source und des Drains davon ist elektrisch an eine/einen einer Source und eines Drains eines Transistors 656 angeschlossen. Ein Gate des Transistors 656 ist elektrisch an eine Gate-Signalleitung 659 angeschlossen, und die/der andere der Source und des Drains davon ist elektrisch an eine Fotosensor-Ausgangssignalleitung 671 angeschlossen.
  • Es sei darauf hingewiesen, dass in Schaltschemata in dieser Beschreibung ein Transistor, der einen Oxid-Halbleiterfilm aufweist, mit einem Bezugszeichen ”OS” bezeichnet ist, so dass er als ein Transistor, der einen Oxid-Halbleiterfilm aufweist, identifiziert werden kann. Der Transistor 640 und der Transistor 656 in 9A sind Transistoren, die je einen Oxid-Halbleiterfilm aufweisen.
  • 9B zeigt eine Querschnittansicht der Fotodiode 602 und des Transistors 640 in dem Fotosensor. Die Fotodiode 602, die als ein Sensor fungiert, und der Transistor 640 sind über einem Substrat 601 (einem TFT-Substrat) ausgebildet, das eine Isolierfläche aufweist. Ein Substrat 613 ist über der Fotodiode 602 und dem Transistor 640 mit einer Klebeschicht 608 dazwischen vorgesehen.
  • Ein Isolierfilm 631, eine Schutzisolierfilm 632, eine erste Zwischenschicht-Isolierschicht 633 und eine zweite Zwischenschicht-Isolierschicht 634 sind über dem Transistor 640 vorgesehen. Die Fotodiode 602 ist über der ersten Zwischenschicht-Isolierschicht 633 vorgesehen. Bei der Fotodiode 602 sind eine erste Halbleiterschicht 606a, eine zweite Halbleiterschicht 606b und eine dritte Halbleiterschicht 606c sequentiell von der Seite der ersten Zwischenschicht-Isolierschicht 633 aus zwischen der Elektrodenschicht 641, die über der ersten Zwischenschicht-Isolierschicht 633 ausgebildet ist, und der Elektrodenschicht 642, die über der zweiten Zwischenschicht-Isolierschicht 634 ausgebildet ist, gestapelt.
  • Bei dieser Ausführungsform kann jeder geeignete der Transistoren, die bei den Ausführungsformen 1 bis 3 beschrieben sind, als der Transistor 640 verwendet werden. Eine Änderung der elektrischen Eigenschaften des Transistors 640 und des Transistors 656 wird unterbunden, und der Transistor 640 und der Transistor 656 sind elektrisch stabil. Daher kann eine hochzuverlässige Halbleitervorrichtung als die Halbleitervorrichtung nach dieser Ausführungsform, die in 9A und 9B dargestellt ist, zur Verfügung gestellt werden.
  • Die Elektrodenschicht 641 ist elektrisch an eine leitende Schicht 643 angeschlossen, die über der zweiten Zwischenschicht-Isolierschicht 634 ausgebildet ist, und eine Elektrodenschicht 642 ist über die Elektrodenschicht 641 elektrisch an die Gate-Elektrode 645 angeschlossen. Die Gate-Elektrode 645 ist elektrisch an eine Gate-Elektrode des Transistors 640 angeschlossen, und die Fotodiode 602 ist elektrisch an den Transistor 640 angeschlossen.
  • Hier ist eine PIN-Fotodiode, bei der eine Halbleiterschicht mit einer p-Leitfähigkeit als die erste Halbleiterschicht 606a, eine hochohmige Halbleiterschicht (i-Halbleiterschicht) als die zweite Halbleiterschicht 606b und eine Halbleiterschicht mit einer n-Leitfähigkeit als die dritte Halbleiterschicht 606c gestapelt sind, beispielhaft dargestellt.
  • Die erste Halbleiterschicht 606a ist eine p-Halbleiterschicht und kann unter Verwendung eines amorphen Siliziumfilms, der ein Störstellenelement enthält, das eine p-Leitfähigkeit verleiht, ausgebildet werden. Die erste Halbleiterschicht 606a wird mittels eines Plasma-CVD-Verfahrens unter Verwendung eines Halbleiter-Quellengases, das ein Störstellenelement enthält, welches zu der Gruppe 13 gehört (wie z. B. Bor (B)), ausgebildet. Als das Halbleiter-Quellengas kann Silan (SiH4) verwendet werden. Alternativ kann Si2H6, SiH2Cl2, SiHCl3, SiCl4, SiF4 oder dergleichen verwendet werden. Als eine weitere Alternative kann ein amorpher Siliziumfilm, der kein Störstellenelement enthält, ausgebildet werden, und dann kann ein Störstellenelement unter Anwendung eines Diffusionsverfahrens oder eines Ionenimplantationsverfahrens in den amorphen Siliziumfilm eingebracht werden. Erwärmen oder dergleichen kann nach dem Einbringen des Störstellenelements mittels eines Ionenimplantationsverfahrens oder dergleichen durchgeführt werden, um das Störstellenelement zu diffundieren. In diesem Fall kann als ein Verfahren zum Ausbilden des amorphen Siliziumfilms ein LPCVD-Verfahren, ein chemisches Gasphasenabscheideverfahren, ein Sputterverfahren oder dergleichen angewendet werden. Die erste Halbleiterschicht 606a wird vorzugsweise so ausgebildet, dass sie eine Dicke von größer als oder gleich 10 nm und kleiner als oder gleich 50 nm aufweist.
  • Die zweite Halbleiterschicht 606b ist eine i-Halbleiterschicht (intrinsische Halbleiterschicht) und wird unter Verwendung eines amorphen Siliziumfilms ausgebildet. Hinsichtlich des Ausbildens der zweiten Halbleiterschicht 606b wird ein amorpher Siliziumfilm unter Verwendung eines Halbleiter-Quellengases mittels eines Plasma-CVD-Verfahrens ausgebildet. Als das Halbleiter-Quellengas kann Silan (SiH4) verwendet werden. Alternativ kann Si2H6, SiH2Cl2, SiHCl3, SiCl4, SiF4 oder dergleichen verwendet werden. Die zweite Halbleiterschicht 606b kann mittels eines LPCVD-Verfahrens, eines Gasphasenabscheideverfahrens, eines Sputterverfahrens oder dergleichen ausgebildet werden. Die zweite Halbleiterschicht 606b wird vorzugsweise so ausgebildet, dass sie eine Dicke von größer als oder gleich 200 nm und kleiner als oder gleich 1000 nm aufweist.
  • Die dritte Halbleiterschicht 606c ist eine n-Halbleiterschicht und wird unter Verwendung eines amorphen Siliziumfilms, der ein Störstellenelement enthält, das eine n-Leitfähigkeit verleiht, ausgebildet. Die dritte Halbleiterschicht 606c wird mittels eines Plasma-CVD-Verfahrens unter Verwendung eines Halbleiter-Quellengases, das ein Störstellenelement enthält, welches zu der Gruppe 15 gehört (z. B. Phosphor (P)), ausgebildet. Als das Halbleiter-Quellengas kann Silan (SiH4) verwendet werden. Alternativ kann Si2H6, SiH2Cl2, SiHCl3, SiCl4, SiF4 oder dergleichen verwendet werden. Als eine weitere Alternative kann ein amorpher Siliziumfilm, der kein Störstellenelement enthält, ausgebildet werden, und dann kann ein Störstellenelement unter Anwendung eines Diffusionsverfahrens oder eines Ionenimplantationsverfahrens in den amorphen Siliziumfilm eingebracht werden. Ein Erwärmen oder dergleichen kann nach dem Einbringen des Störstellenelements mittels eines Ioneninjektionsverfahrens oder dergleichen durchgeführt werden, um das Störstellenelement zu diffundieren. In diesem Fall kann als ein Verfahren zum Ausbilden des amorphen Siliziumfilms ein LPCVD-Verfahren, ein chemisches Gasphasenabscheideverfahren, ein Sputterverfahren oder dergleichen angewendet werden. Die dritte Halbleiterschicht 606c wird vorzugsweise so ausgebildet, dass sie eine Dicke von größer als oder gleich 20 nm und kleiner als oder gleich 200 nm aufweist.
  • Die erste Halbleiterschicht 606a, die zweite Halbleiterschicht 606b und die dritte Halbleiterschicht 606c werden nicht notwendigerweise unter Verwendung eines amorphen Halbleiters ausgebildet und können unter Verwendung eines polykristallinen Halbleiters oder eines mikrokristallinen Halbleiters (semi-amorphous semi-conductor: SAS [halbamorpher Halbleiter]) ausgebildet werden.
  • Der mikrokristalline Halbleiter gehört zu einem metastabilen Zustand eines Zwischenprodukts zwischen amorph und einkristallin, wenn die Gibbssche freie Energie berücksichtigt wird. Das heißt, dass der mikrokristalline Halbleiter ein Halbleiter ist, der einen dritten Zustand aufweist, der hinsichtlich freier Energie stabil ist und eine Nahordnung und eine Gitterverzerrung aufweist. Säulenförmige oder nadelförmige Kristalle wachsen in einer Normalrichtung relativ zu einer Substratfläche. Die Spitze des Raman-Spektrums von mikrokristallinem Silizium, das ein typisches Beispiel für einen mikrokristallinen Halbleiter ist, befindet sich in niedrigeren Wellenzahlen als 520 cm–1, was eine Spitze des Raman-Spektrums von Einkristall-Silizium darstellt. Das heißt, dass die Spitze des Raman-Spektrums des mikrokristallinen Siliziums zwischen 520 cm–1, was ein Einkristall-Silizium darstellt, und 480 cm–1, was amorphes Silizium darstellt, liegt. Der Halbleiter enthält Wasserstoff oder Halogen von mindestens 1 at.%, um eine offene Bindung abzuschließen. Ferner wird bewirkt, dass mikrokristallines Silizium ein Edelgaselement, wie z. B. Helium, Argon, Krypton oder Neon enthält, um die Gitterverzerrung weiter zu verbessern, wodurch die Stabilität erhöht wird und ein günstiger mikrokristalliner Halbleiterfilm erhalten werden kann.
  • Der mikrokristalline Halbleiterfilm kann mittels eines Hochfrequenz-Plasma-CVD-Verfahrens mit einer Frequenz von mehreren zehn Megahertz bis mehreren hundert Megahertz oder unter Verwendung einer Mikrowellen-Plasma-CVD-Einrichtung mit einer Frequenz von 1 GHz oder höher ausgebildet werden. Typischerweise kann der mikrokristalline Halbleiterfilm unter Verwendung eines Gases ausgebildet werden, das durch Verdünnen von SiH4, Si2H6, SiH2Cl2, SiHCl3, SiCl4 oder SiF4 mit Wasserstoff erhalten wird. Ferner kann durch eine Verdünnung von Siliziumhydrid und Wasserstoff mit einer oder mehreren Arten von Edelgaselementen, die aus Helium, Argon, Krypton und Neon ausgewählt werden, der mikrokristalline Halbleiterfilm ausgebildet werden. In diesem Fall ist das Strömungsverhältnis von Wasserstoff zu Siliziumhydrid 5:1 bis 200:1, bevorzugt 50:1 bis 150:1, stärker bevorzugt 100:1. Ferner kann ein Karbidgas, wie z. B. CH4 oder C2H6, ein Germaniumgas, wie z. B. GeH4 oder GeF4, F2 oder dergleichen in das siliziumhaltige Gas gemischt werden.
  • Ferner weist, da die Beweglichkeit von Löchern, die durch einen fotoelektrischen Effekt erzeugt werden, niedriger als die von Elektronen ist, eine PIN-Fotodiode bessere Eigenschaften auf, wenn eine Fläche auf der p-Halbleiterschicht-Seite als eine Lichtempfangsebene verwendet wird. Hier wird ein Beispiel beschrieben, bei dem Licht 622, das mittels der Fotodiode 602 von einer Fläche des Substrats 601, über dem die PIN-Fotodiode ausgebildet ist, empfangen wird, in elektrische Signale umgewandelt wird. Ferner ist Licht von der Halbleiterschicht, die eine der der Halbleiterschicht der Lichtempfangsebene entgegengesetzte Leitfähigkeit aufweist, ein Störlicht; daher wird die Elektrodenschicht 642 auf der Halbleiterschicht, die die entgegengesetzte Leitfähigkeit aufweist, vorzugsweise aus einem lichtblockierenden leitenden Film gebildet. Es sei darauf hingewiesen, dass eine Fläche auf der n-Halbleiterschicht-Seite alternativ als die Lichtempfangsebene verwendet werden kann.
  • Zum Verringern der Oberflächenrauigkeit wird vorzugsweise eine Isolierschicht, die als ein planarisierender Isolierfilm fungiert, als die erste Zwischenschicht-Isolierschicht 633 und die zweite Zwischenschicht-Isolierschicht 634 verwendet. Die erste Zwischenschicht-Isolierschicht 633 und die zweite Zwischenschicht-Isolierschicht 634 können unter Verwendung von beispielsweise einem organischen Isoliermaterial, wie z. B. Polyimid, einem Acrylharz, einem auf Benzocyclobuten basierenden Harz, Polyamid oder einem Epoxidharz ausgebildet sein. Zusätzlich zu solchen organischen Isoliermaterialien kann eine Einzelschicht oder gestapelte Schichten von einem Material mit einer niedrigen dielektrischen Konstante (einem Low-k-Material), einem auf Siloxan basierenden Harz, Phosphosilikatglas (PSG), Borophosphosilikatglas (BPSG) oder dergleichen verwendet werden.
  • Der Isolierfilm 631, der Schutzisolierfilm 632, die erste Zwischenschicht-Isolierschicht 633 und die zweite Zwischenschicht-Isolierschicht 634 können unter Verwendung eines Isoliermaterials in Abhängigkeit von dem Material mittels eines Sputterverfahrens, eines Rotationsbeschichtungsverfahrens, eines Tauchverfahrens, einer Sprühbeschichtung, eines Tropfenentladungsverfahrens (z. B. eines Tintenstrahlverfahrens, Siebdrucks oder Offsetdrucks), einer Walzenbeschichtung, eines Vorhanggießens, einer Rakelbeschichtung oder dergleichen ausgebildet werden.
  • Wenn das Licht, das in die Fotodiode 602 eintritt, detektiert wird, können Daten eines zu detektierenden Objekts gelesen werden. Es sei darauf hingewiesen, dass eine Lichtquelle, wie z. B. eine Hintergrundbeleuchtung, beim Lesen der Daten des Objekts verwendet werden kann.
  • Jeder geeignete der Transistoren, die bei den Ausführungsformen 1 bis 3 beschrieben sind, kann als der Transistor 640 verwendet werden. Der Transistor, der den Oxid-Halbleiterfilm aufweist, welcher durch absichtliches Entfernen von Fremdstoffen, wie z. B. Wasserstoff, Feuchtigkeit, einer Hydroxyl-Gruppe oder Hydrid (auch als eine Wasserstoffverbindung bezeichnet) hochgereinigt worden ist und überschüssigen Sauerstoff enthält, der mittels einer Sauerstoffdotierung zugeführt worden ist, hat elektrische Eigenschaften, wie z. B. die Schwellenspannung, die sich weniger wahrscheinlich verändern, und ist darum elektrisch stabil. Daher kann eine hochzuverlässige Halbleitervorrichtung zur Verfügung gestellt werden.
  • Diese Ausführungsform kann in einer geeigneten Kombination mit jeder geeigneten der bei den anderen Ausführungsformen beschriebenen Strukturen implementiert werden.
  • (Ausführungsform 7)
  • Eine Halbleitervorrichtung, die in dieser Beschreibung offenbart ist, kann bei einer Vielzahl von elektronischen Geräten (einschließlich der Spieleinrichtungen) verwendet werden. Beispiele für elektronische Geräte sind ein Fernsehgerät (auch als ein Fernseher oder ein Fernsehempfänger bezeichnet), ein Monitor eines Computers oder dergleichen, eine Kamera, wie z. B. eine Digitalkamera oder eine Digitalvideokamera, ein digitaler Fotorahmen, ein Mobiltelefonapparat (auch als ein Mobiltelefon oder eine Mobiltelefonvorrichtung bezeichnet), eine tragbare Spieleinrichtung, ein tragbares Informationsendgerät, eine Audiowiedergabevorrichtung, eine große Spieleinrichtung, wie z. B. eine Pachinko-Einrichtung und dergleichen. Beispiele für elektronische Geräte, die je die bei der vorstehenden Ausführungsform beschriebene Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung aufweisen, werden beschrieben.
  • 10A zeigt ein elektronisches Buchlesegerät (auch als ein E-Book-Reader bezeichnet), das Gehäuse 9630, einen Anzeigeabschnitt 9631, Bedienungstasten 9632, eine Solarzelle 9633 und eine Lade- und Entladesteuerschaltung 9634 aufweisen kann. Das elektronische Buchlesegerät, das in 10A gezeigt ist, hat eine Funktion des Anzeigens verschiedener Arten von Informationen (z. B. eines Standbilds, eines beweglichen Bilds und eines Textbilds) auf dem Anzeigeabschnitt, eine Funktion des Anzeigens eines Kalenders, eines Datums, der Uhrzeit oder dergleichen auf dem Anzeigeabschnitt, eine Funktion des Bedienens oder Bearbeitens der auf dem Anzeigeabschnitt angezeigten Informationen, eine Funktion des Steuerns einer Verarbeitung mittels verschiedener Arten von Software (Programmen) und dergleichen. Es sei darauf hingewiesen, dass in 10A die Lade- und Entladesteuerschaltung 9634 eine Batterie 9635 und einen DC/DC-Wandler (nachstehend zu einem Wandler abgekürzt) 9636 aufweist. Die Halbleitervorrichtung, die bei jeder geeigneten der vorstehenden Ausführungsformen beschrieben ist, kann bei dem Anzeigeabschnitt 9631 angewendet werden, wodurch das elektronische Buchlesegerät hochzuverlässig sein kann.
  • In dem Fall, in dem eine halbdurchlässige Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung oder eine reflektierende Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung als der Anzeigeabschnitt 9631 verwendet wird, wird eine Verwendung unter einer relativ hellen Bedingung angenommen; daher wird die Struktur, die in 10A gezeigt ist, bevorzugt, da eine Energieerzeugung durch die Solarzelle 9633 und Ladung der Batterie 9635 auf effektive Weise durchgeführt wird. Da die Solarzelle 9633 angemessen in einem leeren Raum (einer Fläche oder einer Rückfläche) des Gehäuses 9630 vorgesehen sein kann, kann die Batterie 9635 auf effiziente Weise geladen werden, was bevorzugt ist. Wenn eine Lithiumionenbatterie als die Batterie 9635 verwendet wird, besteht ein Vorteil der Verkleinerung oder dergleichen.
  • Die Struktur und die Bedienung der Lade- und Entladesteuerschaltung 9634, die in 10A gezeigt ist, werden unter Verwendung eines Blockschemas in 10B beschrieben. Die Solarzelle 9633, die Batterie 9635, der Wandler 9636, ein Wandler 9637, Schalter SW1 bis SW3 und der Anzeigeabschnitt 9631 sind in 10B gezeigt, und die Batterie 9635, der Wandler 9636, der Wandler 9637 und die Schalter SW1 bis SW3 sind in der Lade- und Entladesteuerschaltung 9634 vorgesehen.
  • Zuerst wird ein Beispiel für eine Bedienung in dem Fall, in dem Energie von der Solarzelle 9633 unter Verwendung von externem Licht erzeugt wird, beschrieben. Die Spannung der von der Solarzelle erzeugten Energie wird von dem Wandler 9636 auf eine Spannung zum Laden der Batterie 9635 erhöht oder verringert. Dann wird, wenn die Energie von der Solarzelle 9633 für die Bedienung des Anzeigeabschnitts 9631 verwendet wird, der Schalter SW1 eingeschaltet, und die Spannung der Energie wird von dem Wandler 9637 auf eine Spannung erhöht oder verringert, die für den Anzeigeabschnitt 9631 erforderlich ist. Ferner wird dann beispielsweise, wenn keine Anzeige auf dem Anzeigeabschnitt 9631 erfolgt, der Schalter SW1 abgeschaltet, und der Schalter SW2 wird eingeschaltet, so dass ein Laden der Batterie 9635 durchgeführt wird.
  • Als Nächstes wird eine Bedienung in dem Fall, in dem Energie nicht von der Solarzelle 9633 unter Verwendung von externem Licht erzeugt wird, beschrieben. Die Spannung von in der Batterie 9635 akkumulierter Energie wird durch Einschalten des Schalters SW3 von dem Wandler 9637 erhöht oder verringert. Dann wird Energie von der Batterie 9635 für die Bedienung des Anzeigeabschnitts 9631 verwendet.
  • Es sei darauf hingewiesen, dass zwar die Solarzelle 9633 als ein Beispiel für eine Einrichtung zum Laden beschrieben worden ist, die Batterie 9635 aber auch mittels einer anderen Einrichtung geladen werden kann. Ferner kann eine Kombination aus der Solarzelle 9633 und einer anderen Einrichtung zum Laden verwendet werden.
  • 11A zeigt einen Laptop-Personal Computer, der einen Hauptkörper 3001, ein Gehäuse 3002, einen Anzeigeabschnitt 3003, eine Tastatur 3004 und dergleichen aufweist. Durch Verwenden der bei jeder geeigneten der vorstehenden Ausführungsformen beschriebenen Halbleitervorrichtung bei dem Anzeigeabschnitt 3003 kann der Laptop-Personal Computer hochzuverlässig sein.
  • 11B zeigt einen persönlichen digitalen Assistenten (PDA), der einen Hauptkörper 3021 mit einem Anzeigeabschnitt 3023, einer externen Schnittstelle 3025, Bedienungsknöpfen 3024 und dergleichen aufweist. Ein Stift 3022 ist als ein Zubehörteil zum Bedienen vorgesehen. Durch Verwenden der bei jeder geeigneten der vorstehenden Ausführungsformen beschriebenen Halbleitervorrichtung bei dem Anzeigeabschnitt 3023 kann der persönliche digitale Assistent (PDA) hochzuverlässig sein.
  • 11C zeigt ein Beispiel für ein elektronisches Buchlesegerät. Beispielsweise weist ein elektronisches Buchlesegerät 2700 zwei Gehäuse, d. h. ein Gehäuse 2701 und ein Gehäuse 2703, auf. Das Gehäuse 2701 und das Gehäuse 2703 sind über ein Gelenk 2711 so miteinander verbunden, dass das elektronische Buchlesegerät 2700 durch das Gelenk 2711 als eine Achse geöffnet und geschlossen werden kann. Bei einer solchen Struktur kann das elektronische Buchlesegerät 2700 wie ein Papierbuch gehandhabt werden.
  • Ein Anzeigeabschnitt 2705 und ein Anzeigeabschnitt 2707 sind in dem Gehäuse 2701 bzw. dem Gehäuse 2703 eingebaut. Der Anzeigeabschnitt 2705 und der Anzeigeabschnitt 2707 können ein Bild oder unterschiedliche Bilder anzeigen. Bei der Struktur, bei der unterschiedliche Bilder auf unterschiedlichen Anzeigeabschnitten angezeigt werden, zeigt zum Beispiel der rechte Anzeigeabschnitt (der Anzeigeabschnitt 2705 in 11C) Text an, und der linke Anzeigeabschnitt (der Anzeigeabschnitt 2707 in 11C) zeigt Bilder an. Durch Verwenden der bei jeder geeigneten der vorstehenden Ausführungsformen beschriebenen Halbleitervorrichtung bei den Anzeigeabschnitten 2705 und 2707 kann das elektronische Buchlesegerät 2700 hochzuverlässig sein.
  • 11C zeigt ein Beispiel, bei dem das Gehäuse 2701 einen Bedienungsabschnitt und dergleichen aufweist. Beispielsweise weist das Gehäuse 2701 einen Einschaltknopf 2721, Bedienungstasten 2723, einen Lautsprecher 2725 und dergleichen auf. Mit den Bedienungstasten 2723 können Seiten umgeblättert werden. Es sei darauf hingewiesen, dass eine Tastatur, eine Zeigevorrichtung oder dergleichen ebenfalls auf derjenigen Fläche des Gehäuses vorgesehen sein kann, auf der der Anzeigeabschnitt vorgesehen ist. Ferner können ein externer Verbindungsanschluss (ein Kopfhöreranschluss, ein USB-Anschluss oder dergleichen), ein Aufzeichnungsmedien-Einsetzabschnitt und dergleichen auf der Rückfläche oder der Seitenfläche des Gehäuses vorgesehen sein. Ferner kann das elektronische Buchlesegerät 2700 eine Funktion eines elektronischen Wörterbuchs aufweisen.
  • Das elektronische Buchlesegerät 2700 kann eine Struktur aufweisen, mit der drahtloses Senden und Empfangen von Daten möglich ist. Durch die drahtlose Kommunikation können gewünschte Buchdaten oder dergleichen von einem Server für elektronische Bücher gekauft und heruntergeladen werden.
  • 11D zeigt ein Mobiltelefon, das zwei Gehäuse aufweist, d. h. ein Gehäuse 2800 und ein Gehäuse 2801. Das Gehäuse 2801 weist ein Anzeigepanel 2802, einen Lautsprecher 2803, ein Mikrofon 2804, eine Zeigevorrichtung 2806, eine Kameralinse 2807, einen externen Verbindungsanschluss 2808 und dergleichen auf. Ferner weist das Gehäuse 2800 eine Solarzelle 2810 mit einer Funktion zum Laden des Mobiltelefons, einen Externspeicher-Steckplatz 2811 und dergleichen auf. Eine Antenne ist in dem Gehäuse 2801 eingebaut. Durch Verwenden der bei jeder geeigneten der vorstehenden Ausführungsformen beschriebenen Halbleitervorrichtung bei dem Anzeigepanel 2802 kann das Mobiltelefon hochzuverlässig sein.
  • Ferner ist das Anzeigepanel 2802 mit einem Touchscreen versehen. Eine Vielzahl von Bedienungstasten 2805, die als Bilder angezeigt sind, sind von den Strichlinien in 11D dargestellt. Es sei darauf hingewiesen, dass eine Verstärkungsschaltung, mit der eine von der Solarzelle 2810 ausgegebene Spannung so erhöht wird, dass sie für jede Schaltung ausreichend hoch ist, ebenfalls vorgesehen ist.
  • Auf dem Anzeigepanel 2802 kann die Anzeigerichtung auf geeignete Weise je nach einem Nutzungsverhalten verändert werden. Ferner weist das Mobiltelefon die Kameralinse 2807 auf derselben Fläche wie das Anzeigepanel 2802 auf, und es kann somit als ein Videotelefon benutzt werden. Der Lautsprecher 2803 und das Mikrofon 2804 können für Videotelefongespräche, Aufzeichnen und Abspielen von Ton und dergleichen sowie Voice Calls verwendet werden. Ferner können sich die Gehäuse 2800 und 2801, die so angeordnet sind, wie in 11D gezeigt, einander durch eine Gleitbewegung überlappen; somit kann die Größe des Mobiltelefons verringert werden, wodurch das Mobiltelefon zur Mitnahme geeignet ist.
  • Der externe Verbindungsanschluss 2808 kann an einem AC-Adapter und verschiedenen Arten von Kabeln, wie z. B. einem USB-Kabel, angeschlossen sein, und Laden und Datenkommunikation mit einem Personal Computer sind möglich. Ferner kann eine große Menge an Daten dadurch gespeichert werden, dass ein Speichermedium in den Externspeicher-Steckplatz 2811 eingesetzt wird, und bewegt werden.
  • Ferner kann zusätzlich zu den oben genannten Funktionen eine Infrarot-Kommunikationsfunktion, eine Fernsehempfangsfunktion oder dergleichen vorgesehen sein.
  • 11E zeigt eine digitale Videokamera, die einen Hauptkörper 3051, einen Anzeigeabschnitt A 3057, einen Okularabschnitt 3053, einen Bedienungsschalter 3054, einen Anzeigeabschnitt B 3055, eine Batterie 3056 und dergleichen aufweist. Durch Verwenden der bei jeder geeigneten der vorstehenden Ausführungsformen beschriebenen Halbleitervorrichtung bei dem Anzeigeabschnitt A 3057 und dem Anzeigeabschnitt B 3055 kann die digitale Videokamera hochzuverlässig sein.
  • 11F zeigt ein Beispiel eines Fernsehgeräts. Bei einem Fernsehgerät 9600 ist ein Anzeigeabschnitt 9603 in einem Gehäuse 9601 eingebaut. Der Anzeigeabschnitt 9603 kann Bilder anzeigen. Hier wird das Gehäuse 9601 von einem Fuß 9605 getragen. Durch Verwenden der bei jeder geeigneten der vorstehenden Ausführungsformen beschriebenen Halbleitervorrichtung bei dem Anzeigeabschnitt 9603 kann das Fernsehgerät 9600 hochzuverlässig sein.
  • Das Fernsehgerät 9600 kann mittels eines Bedienungsschalters des Gehäuses 9601 oder einer separaten Fernbedienung bedient werden. Ferner kann die Fernbedienung einen Anzeigeabschnitt zum Anzeigen von Daten, die von der Fernbedienung ausgegeben werden, aufweisen.
  • Es sei darauf hingewiesen, dass das Fernsehgerät 9600 einen Empfänger, ein Modem und dergleichen aufweist. Unter Verwendung des Empfängers kann allgemeines Fernsehen empfangen werden. Ferner kann dann, wenn die Anzeigevorrichtung über das Modem mit einem verdrahteten oder drahtlosen Kommunikationsnetzwerk verbunden ist, einseitig gerichtet (von einem Sender zu einem Empfänger) oder beidseitig gerichtet (zwischen einem Sender und einem Empfänger oder zwischen Empfängern) eine Informationskommunikation erfolgen.
  • Diese Ausführungsform kann in einer geeigneten Kombination mit jeder geeigneten der vorstehenden Ausführungsformen implementiert werden.
  • Diese Anmeldung basiert auf der japanischen Patentanmeldung mit der Seriennr. 2010-100201 , eingereicht beim japanischen Patentamt am 23. April 2010, deren gesamter Inhalt hiermit zum Gegenstand der vorliegenden Offenlegung gemacht ist.
  • Erläuterung der Bezugszeichen
  • 10: Plasmaeinrichtung, 11: Substratzuführkammer, 12: Ladungsschleusenkammer, 13: Transferkammer, 14: Kassettenport, 15: Vakuumkammer, 16: ICP-Spule, 17: Gasströmungsdurchgang, 18: erste Hochfrequenz-Energiequelle, 19: Substrattisch, 20: Bearbeitungssubstrat, 21: zweite Hochfrequenz-Energiequelle, 22: automatisches Drucksteuerventil, 23: Turbomolukularpumpe, 24: Trockenpumpe, 400: Substrat, 401: Gate-Elektrodenschicht, 402: Gate-Isolierfilm, 402a: erster Gate-Isolierfilm, 402b: zweiter Gate-Isolierfilm, 403: Oxid-Halbleiterfilm, 404a: Metalloxidbereich, 404b: Metalloxidbereich, 405a: Source-Elektrodenschicht, 405b: Drain-Elektrodenschicht, 407: Isolierfilm, 409: Isolierfilm, 410: Transistor, 420: Transistor, 421: Sauerstoff, 421a: Sauerstoff, 421b: Sauerstoff, 421c: Sauerstoff, 427: Isolierschicht, 430: Transistor, 440: Transistor, 441: Oxid-Halbleiterfilm, 450: Transistor, 455a: Öffnung, 455b: Öffnung, 456a: leitende Schicht, 456a: leitende Schicht, 456b: leitende Schicht, 460: Transistor, 470: Transistor, 601: Substrat, 602: Fotodiode, 606a: Halbleiterschicht, 606b: Halbleiterschicht, 606c: Halbleiterschicht, 608: Klebeschicht, 613: Substrat, 622: Licht, 631: Isolierfilm, 632: Schutzisolierfilm, 633: Zwischensicht-Isolierschicht, 634: Zwischenschicht-Isolierschicht, 640: Transistor, 641: Elektrodenschicht, 642: Elektrodenschicht, 643: leitende Schicht, 645: Gate-Elektrode, 656: Transistor, 658: Fotodioden-Rücksetzsignalleitung, 659: Gate-Signalleitung, 671: Fotosensor-Ausgangssignalleitung, 672: Fotosensor-Referenzsignalleitung, 2700: elektronisches Buchlesegerät, 2701: Gehäuse, 2703: Gehäuse, 2705: Anzeigeabschnitt, 2707: Anzeigeabschnitt, 2711: Gelenk, 2721: Einschaltknopf, 2723: Bedienungstaste, 2725: Lautsprecher, 2800: Gehäuse, 2801: Gehäuse, 2802: Anzeigepanel, 2803: Lautsprecher, 2804: Mikrofon, 2805: Bedienungstaste, 2806: Zeigevorrichtung, 2807: Kameralinse, 2808: externer Verbindungsanschluss, 2810: Solarzelle, 2811: Externspeicher-Steckplatz, 3001: Hauptkörper, 3002: Gehäuse, 3003: Anzeigebereich, 3004: Tastatur, 3021: Hauptkörper, 3022: Stift, 3023: Anzeigeabschnitt, 3024: Bedienungsknopf, 3025: externe Schnittstelle, 3051: Hauptkörper, 3053: Okularabschnitt, 3054: Bedienungsschalter, 3055: Anzeigeabschnitt B, 3056: Batterie, 3057: Anzeigeabschnitt A, 4001: Substrat, 4002: Pixelabschnitt, 4003: Signalleitungs-Treiberschaltung, 4004: Abtastleitungs-Treiberschaltung, 4005: Dichtungsmittel, 4006: Substrat, 4008: Flüssigkristallschicht, 4010: Transistor, 4011: Transistor, 4013: Flüssigkristallelement, 4015: Verbindungs-Anschlusselektrode, 4016: Anschlusselektrode, 4018: FPC, 4018a: FPC, 4018b: FPC, 4019: ansotropleitender Film, 4020: Isolierfilm, 4021: Isolierschicht, 4024: Isolierfilm, 4030: Elektrodenschicht, 4031: Elektrodenschicht, 4032: Isolierfilm, 4033: Isolierfilm, 4510: Trennwand, 4511: Elektrolumineszensschicht, 4513: lichtemittierendes Element, 4514: Füllmaterial, 4612: Hohlraum, 4613: kugelförmiges Partikel, 4614: Füllmaterial, 4615a: schwarzer Bereich, 4615b: weißer Bereich, 9600: Fernsehgerät, 9601: Gehäuse, 9603: Anzeigeabschnitt, 9605: Fuß, 9630: Gehäuse, 9631: Anzeigeabschnitt, 9632: Bedienungstaste, 9633: Solarzelle, 9634: Lade- und Entladesteuerschalter, 9635: Batterie, 9636: Konverter, und 9637: Konverter
  • 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 2010-100201 [0331]

Claims (22)

  1. Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung, das umfasst: Ausbilden einer Gate-Elektrodenschicht; Ausbilden eines Gate-Isolierfilms über der Gate-Elektrodenschicht; Ausbilden eines Oxid-Halbleiterfilms über dem Gate-Isolierfilm, um sich mit der Gate-Elektrodenschicht zu überlappen; Durchführen einer Wärmebehandlung an dem Oxid-Halbleiterfilm, um ein Wasserstoffatom in dem Oxid-Halbleiterfilm zu entfernen; Ausbilden einer Source-Elektrodenschicht und einer Drain-Elektrodenschicht, so dass sie elektrisch an den Oxid-Halbleiterfilm angeschlossen sind: Ausbilden eines Isolierfilms über dem Oxid-Halbleiterfilm, der Source-Elektrodenschicht und der Drain-Elektrodenschicht, um mit dem Oxid-Halbleiterfilm in Kontakt zu stehen; und Durchführen einer Sauerstoffdotierungsbehandlung an dem Isolierfilm, so dass dem Isolierfilm ein Sauerstoffatom zugeführt wird.
  2. Verfahren zum Herstellen der Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei ein Isolierfilm, der ein Bestandselement des Oxid-Halbleiterfilms enthält, als der Gate-Isolierfilm oder der Isolierfilm ausgebildet wird.
  3. Verfahren zum Herstellen der Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei ein Isolierfilm, der ein Bestandselement des Oxid-Halbleiterfilms enthält, und ein Film, der ein anderes Bestandselement als das des Isolierfilms enthält, der das Bestandselement des Oxid-Halbleiterfilms enthält, als der Gate-Isolierfilm oder der Isolierfilm ausgebildet werden.
  4. Verfahren zum Herstellen der Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei ein Isolierfilm, der ein Galliumoxid enthält, als der Gate-Isolierfilm oder der Isolierfilm ausgebildet wird.
  5. Verfahren zum Herstellen der Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei ein Isolierfilm, der ein Galliumoxid enthält, und ein Film, der ein anderes Material als das Galliumoxid enthält, als der Gate-Isolierfilm oder der Isolierfilm ausgebildet werden.
  6. Verfahren zum Herstellen der Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei ein Isolierfilm, der ein Aluminiumoxid enthält, als der Gate-Isolierfilm oder der Isolierfilm ausgebildet wird.
  7. Verfahren zum Herstellen der Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei ein Isolierfilm, der Stickstoff enthält, ausgebildet wird, um den Isolierfilm zu bedecken.
  8. Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung, das umfasst: Ausbilden einer Gate-Elektrodenschicht; Ausbilden eines Gate-Isolierfilms über der Gate-Elektrodenschicht; Ausbilden eines Oxid-Halbleiterfilms über dem Gate-Isolierfilm, um sich mit der Gate-Elektrodenschicht zu überlappen; Durchführen einer Wärmebehandlung an dem Oxid-Halbleiterfilm, um ein Wasserstoffatom in dem Oxid-Halbleiterfilm zu entfernen; Ausbilden einer Source-Elektrodenschicht und einer Drain-Elektrodenschicht, so dass sie elektrisch an den Oxid-Halbleiterfilm angeschlossen sind; Ausbilden eines Isolierfilms über dem Oxid-Halbleiterfilm, der Source-Elektrodenschicht und der Drain-Elektrodenschicht, um mit dem Oxid-Halbleiterfilm in Kontakt zu stehen; Durchführen einer Sauerstoffdotierungsbehandlung an dem Isolierfilm, so dass dem Isolierfilm ein Sauerstoffatom zugeführt wird; und Durchführen einer Wärmebehandlung nach der Sauerstoffdotierungsbehandlung.
  9. Verfahren zum Herstellen der Halbleitervorrichtung nach Anspruch 8, wobei ein Isolierfilm, der ein Bestandselement des Oxid-Halbleiterfilms enthält, als der Gate-Isolierfilm oder der Isolierfilm ausgebildet wird.
  10. Verfahren zum Herstellen der Halbleitervorrichtung nach Anspruch 8, wobei ein Isolierfilm, der ein Bestandselement des Oxid-Halbleiterfilms enthält, und ein Film, der ein anderes Bestandselement als das des Isolierfilms enthält, der das Bestandselement des Oxid-Halbleiterfilms enthält, als der Gate-Isolierfilm oder der Isolierfilm ausgebildet werden.
  11. Verfahren zum Herstellen der Halbleitervorrichtung nach Anspruch 8, wobei ein Isolierfilm, der ein Galliumoxid enthält, als der Gate-Isolierfilm oder der Isolierfilm ausgebildet wird.
  12. Verfahren zum Herstellen der Halbleitervorrichtung nach Anspruch 8, wobei ein Isolierfilm, der ein Galliumoxid enthält, und ein Film, der ein anderes Material als das Galliumoxid enthält, als der Gate-Isolierfilm oder der Isolierfilm ausgebildet werden.
  13. Verfahren zum Herstellen der Halbleitervorrichtung nach Anspruch 8, wobei ein Isolierfilm, der ein Aluminiumoxid enthält, als der Gate-Isolierfilm oder der Isolierfilm ausgebildet wird.
  14. Verfahren zum Herstellen der Halbleitervorrichtung nach Anspruch 8, wobei ein Isolierfilm, der Stickstoff enthält, ausgebildet wird, um den Isolierfilm zu bedecken.
  15. Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung, das umfasst: Ausbilden einer Gate-Elektrodenschicht; Ausbilden eines Gate-Isolierfilms über der Gate-Elektrodenschicht; Ausbilden eines Oxid-Halbleiterfilms über dem Gate-Isolierfilm, um sich mit der Gate-Elektrodenschicht zu überlappen; Durchführen einer Wärmebehandlung an dem Oxid-Halbleiterfilm, um ein Wasserstoffatom in dem Oxid-Halbleiterfilm zu entfernen; Ausbilden einer Source-Elektrodenschicht und einer Drain-Elektrodenschicht, so dass sie elektrisch an den Oxid-Halbleiterfilm angeschlossen sind; Ausbilden eines Isolierfilms über dem Oxid-Halbleiterfilm, der Source-Elektrodenschicht und der Drain-Elektrodenschicht, um mit dem Oxid-Halbleiterfilm in Kontakt zu stehen; und Durchführen einer Sauerstoffdotierungsbehandlung an dem Isolierfilm, so dass dem Isolierfilm ein Sauerstoffatom zugeführt wird, wodurch eine Menge an Sauerstoff in dem Isolierfilm größer als ein stöchiometrischer Anteil des Isolierfilms ist.
  16. Verfahren zum Herstellen der Halbleitervorrichtung nach Anspruch 15, wobei ein Isolierfilm, der ein Bestandselement des Oxid-Halbleiterfilms enthält, als der Gate-Isolierfilm oder der Isolierfilm ausgebildet wird.
  17. Verfahren zum Herstellen der Halbleitervorrichtung nach Anspruch 15, wobei ein Isolierfilm, der ein Bestandselement des Oxid-Halbleiterfilms enthält, und ein Film, der ein anderes Bestandselement als das des Isolierfilms enthält, der das Bestandselement des Oxid-Halbleiterfilms enthält, als der Gate-Isolierfilm oder der Isolierfilm ausgebildet werden.
  18. Verfahren zum Herstellen der Halbleitervorrichtung nach Anspruch 15, wobei ein Isolierfilm, der ein Galliumoxid enthält, als der Gate-Isolierfilm oder der Isolierfilm ausgebildet wird.
  19. Verfahren zum Herstellen der Halbleitervorrichtung nach Anspruch 15, wobei ein Isolierfilm, der ein Galliumoxid enthält, und ein Film, der ein anderes Material als das Galliumoxid enthält, als der Gate-Isolierfilm oder der Isolierfilm ausgebildet werden.
  20. Verfahren zum Herstellen der Halbleitervorrichtung nach Anspruch 15, wobei ein Isolierfilm, der ein Aluminiumoxid enthält, als der Gate-Isolierfilm oder der Isolierfilm ausgebildet wird.
  21. Verfahren zum Herstellen der Halbleitervorrichtung nach Anspruch 15, wobei ein Isolierfilm, der Stickstoff enthält, ausgebildet wird, um den Isolierfilm zu bedecken.
  22. Verfahren zum Herstellen der Halbleitervorrichtung nach Anspruch 15, wobei die Menge an Sauerstoff in dem Isolierfilm kleiner als vier Mal der stöchiometrische Anteil des Isolierfilms ist.
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