DE112012004076T5 - Halbleitervorrichtung - Google Patents

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Tatsuya Honda
Masashi TSUBUKU
Yusuke Nonaka
Takashi Shimazu
Shunpei Yamazaki
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Abstract

Es wird eine Verminderung des Ein-Zustand-Stroms in einer Halbleitervorrichtung mit einem darin enthaltenen Oxidhalbleiterfilm unterdrückt. Ein Transistor enthält einen Oxidhalbleiterfilm, einen Isolationsfilm, der Sauerstoff und Silicium enthält, eine Gate-Elektrode in Nachbarschaft zu dem Oxidhalbleiterfilm, wobei der Oxidhalbleiterfilm in Kontakt mit dem Isolationsfilm vorgesehen ist und wenigstens die Gate-Elektrode überlappt, sowie eine Source-Elektrode und eine Drain-Elektrode, die elektrisch mit dem Oxidhalbleiterfilm verbunden sind. In dem Oxidhalbleiterfilm weist ein erster Bereich, der in Kontakt mit der Schnittfläche zu dem Isolationsfilm vorgesehen ist und eine Dicke kleiner oder gleich 5 nm aufweist, eine Siliciumkonzentration kleiner oder gleich 1,0 Atomprozent auf, während ein anderer Bereich als der erste Bereich in dem Oxidhalbleiterfilm eine kleinere Siliciumkonzentration als der erste Bereich aufweist.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Halbleitervorrichtung und ein Verfahren zum Herstellen der Halbleitervorrichtung.
  • In dieser Beschreibung ist unter einer Halbleitervorrichtung allgemein eine Vorrichtung zu verstehen, für deren Funktion Halbleitereigenschaften genutzt werden, wobei es sich um eine elektrooptische Vorrichtung, eine Halbleiterschaltung oder ein elektronisches Gerät handeln kann.
  • Stand der Technik
  • Eine Technik, mit der Transistoren unter Verwendung von Halbleiterdünnfilmen über einem Substrat mit einer isolierenden Fläche ausgebildet werden, hat Aufmerksamkeit auf sich gezogen. Ein Transistor kann für verschiedenste elektronische Geräte etwa in einer integrierten Schaltung (IC) oder in einer Bildanzeigevorrichtung (Anzeigevorrichtung) angewendet werden. Ein auf Silicium basierendes Halbleitermaterial ist wohlbekannt als ein Material für einen Halbleiterdünnfilm, der für einen Transistor angewendet werden kann. Als ein weiteres Material hat ein Oxidhalbleiter Aufmerksamkeit auf sich gezogen.
  • Zum Beispiel wird ein Transistor angegeben, dessen aktive Schicht ein amorphres Oxid einschließlich von Indium (In), Gallium (Ga) und Zink (Zn) enthält (siehe das Patentdokument 1).
  • Transistoren mit Oxidhalbleitern weisen Ein-Zustand-Eigenschaften (z. B. einen Ein-Zustand-Strom) auf, die gegenüber denjenigen von Transistoren mit amorphem Silicium überlegen sind.
  • Ein derartiger Oxidhalbleiter für die Verwendung in einem Transistor ist unempfindlich gegenüber Verunreinigungen, sodass kein Problem gegeben ist, wenn eine beträchtliche Menge an Metallverunreinigungen in einem Film enthalten ist, und auch Kalknatronglas, das eine große Menge an Alkalimetallen wie etwa Sodium enthält und kostengünstig ist, verwendet werden kann (siehe das nicht-Patentdokument 1).
  • [Referenz]
  • [Patentdokument]
    • Patentdokument 1: Veröffentlichte japanische Patentanmeldung Nr. 2006-165528
  • [nicht-Patentdokument]
    • nicht-Patentdokument 1: Kamiya, Nomura und Hosono, „Carrier Transport Properties and Electronic Structures of Amorphous Oxide Semiconductors: The present status”, KOTAI BUTSURI (SOLID STATE PHYSICS), 2009, Band 44, Seiten 621–633
  • Offenbarung der Erfindung
  • Wenn jedoch ein Bauelementaufbau und ein Prozess eines Transistors mit einem Oxidhalbleiterfilm gemäß der herkömmlichen Auffassung, dass ein Oxidhalbleiterfilm unempfindlich gegenüber Verunreinigungen ist, entworfen wird, werden die Widerstände der Source- und Drain-Bereiche vergrößert oder fällt der Ein-Zustand-Strom unter den gewünschten Wert, was ein Problem darstellt.
  • Angesichts dieser Probleme ist es eine Aufgabe einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die Performanz eines Transistors mit einem Oxidhalbleiterfilm oder einer Halbleitervorrichtung mit dem darin enthaltenen Transistor zu verbessern. Zum Beispiel ist es eine Aufgabe, eine Verminderung des Ein-Zustand-Stroms eines Transistors mit einem Oxidhalbleiterfilm zu vermindern und die Performanzeigenschaften einer Halbleitervorrichtung mit einem derartigen darin enthaltenen Transistor zu verbessern.
  • Die vorliegenden Erfinder haben herausgefunden, dass der Schichtwiderstand des Oxidhalbleiterfilms durch das Hinzufügen von Verunreinigungen wie etwa Silicium zu dem Oxidhalbleiterfilm erhöht wird.
  • Ein in einem Transistor verwendeter Oxidhalbleiterfilm wird häufig durch ein Zerstäubungsverfahren ausgebildet. Wenn der Oxidhalbleiterfilm jedoch durch eine Zerstäubung ausgebildet wird, kann unter Umständen ein ionisiertes Edelgaselement oder ein von einer Oberfläche eines Ziels ausgestoßener Partikel einen Partikel eines Films wie etwa eines Isolationsfilms (oder eines Gate-Isolationsfilms), auf dem der Oxidhalbleiterfilm ausgebildet werden soll (dieser Film wird auch als „geformter Film” bezeichnet), ablösen. Von dem geformten Film abgelöste Partikel werden in den Oxidhalbleiterfilm aufgenommen und funktionieren in diesem als ein Verunreinigungselement. Insbesondere kann der Oxidhalbleiterfilm in Nachbarschaft zu einer Oberfläche des geformten Films (diese Oberfläche wird auch als „Geformter-Film-Oberfläche” bezeichnet) eine hohe Konzentration des Verunreinigungselements aufweisen.
  • Wenn Verunreinigungen wie etwa ein in einem Isolationsfilm enthaltenes Silicium in die Nachbarschaft der Geformter-Film-Oberfläche gebracht werden, wird der Schichtwiderstand des Oxidhalbleiterfilms erhöht. Wenn ein Transistor unter Verwendung eines derartigen Oxidhalbleiters hergestellt wird, wird der Widerstand eines Kanalbildungsbereichs in der Nachbarschaft zu der Geformter-Film-Oberfläche erhöht, sodass der Ein-Zustand-Strom des Transistors vermindert werden kann.
  • Deshalb wird in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unterdrückt, dass Verunreinigungen wie etwa Silicium in die Nachbarschaft der Geformter-Film-Oberfläche eindringen.
  • Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine Halbleitervorrichtung, die eine Gate-Elektrode, einen Isolationsfilm (oder Gate-Isolationsfilm), der die Gate-Elektrode bedeckt und ein oxidiertes Material einschließlich von Silicium enthält, einen Oxidhalbleiterfilm, der in Kontakt mit dem Isolationsfilm ist und in einem wenigstens mit der Gate-Elektrode überlappenden Bereich vorgesehen ist, wobei der Oxidhalbleiterfilm in Nachbarschaft zu der Gate-Elektrode vorgesehen ist, sowie eine Source-Elektrode und eine Drain-Elektrode, die elektrisch mit dem Oxidhalbleiterfilm verbunden sind, umfasst. Der Oxidhalbleiterfilm umfasst einen ersten Bereich, in dem die Konzentration von Silicium von einer Schnittfläche mit dem Isolationsfilm zu dem Oxidhalbleiterfilm hin bei 1,0 Atomprozent oder weniger liegt. Die Gate-Elektrode kann unter dem Oxidhalbleiterfilm mit dazwischen dem Isolationsfilm angeordnet sein.
  • Eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine Halbleitervorrichtung, die eine Gate-Elektrode, einen Isolationsfilm, der die Gate-Elektrode bedeckt und ein oxidiertes Material einschließlich von Silicium enthält, einen Oxidhalbleiterfilm, der in Kontakt mit dem Isolationsfilm ist und in einem wenigstens mit der Gate-Elektrode überlappenden Bereich vorgesehen ist, wobei der Oxidhalbleiterfilm in Nachbarschaft zu der Gate-Elektrode vorgesehen ist, einen Kanalschutzfilm, der in Kontakt mit dem Oxidhalbleiterfilm vorgesehen ist, sowie eine Source-Elektrode und eine Drain-Elektrode, die über dem Kanalschutzfilm vorgesehen sind und elektrisch mit dem Oxidhalbleiterfilm verbunden sind, umfasst. Der Oxidhalbleiterfilm umfasst einen ersten Bereich, in dem die Konzentration von Silicium von einer Schnittfläche mit dem Isolationsfilm zu dem Oxidhalbleitefilm hin bei 1,0 Atomprozent oder weniger liegt.
  • In jedem der oben genannten Aufbauten ist der erste Bereich vorzugsweise für einen Kontakt mit dem Isolationsfilm vorgesehen und weist eine Dicke von kleiner oder gleich 5 nm auf, und ist die Konzentration von Silicium in einem anderen Bereich als dem ersten Bereich vorzugsweise kleiner als die Konzentration von Silicium in dem ersten Bereich.
  • Eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine Halbleitervorrichtung, die eine Gate-Elektrode, einen Isolationsfilm, der die Gate-Elektrode bedeckt und ein oxidiertes Material einschließlich von Silicium enthält, einen Oxidhalbleiterfilm, der in Kontakt mit dem Isolationsfilm ist und in einem wenigstens mit der Gate-Elektrode überlappenden Bereich vorgesehen ist, wobei der Oxidhalbleiterfilm in Nachbarschaft zu der Gate-Elektrode vorgesehen ist, eine Source-Elektrode und eine Drain-Elektrode, die elektrisch mit dem Oxidhalbleiterfilm verbunden sind, und einen Schutzisolationsfilm, der den Oxidhalbleiterfilm, die Source-Elektrode und die Drain-Elektrode bedeckt und ein oxidiertes Material einschließlich von Silicium enthält, umfasst. Der Oxidhalbleiterfilm umfasst einen ersten Bereich, der für einen Kontakt mit der Schnittfläche mit dem Isolationsfilm vorgesehen ist und eine Dicke kleiner oder gleich 5 nm aufweist. Die Konzentration von Silicium in dem ersten Bereich ist kleiner oder gleich 1,0 Atomprozent. Der Oxidhalbleiterfilm enthält einen zweiten Bereich, der für einen Kontakt mit der Schnittfläche mit dem Schutzisolationsfilm vorgesehen ist und eine Dicke kleiner oder gleich 5 nm aufweist. Die Siliciumkonzentration in dem zweiten Bereich ist größer als 1,0 Atomprozent. Die Siliciumkonzentration in einem anderen Bereich als dem ersten Bereich und dem zweiten Bereich ist kleiner als in dem ersten Bereich.
  • Weiterhin ist in jedem der oben genannten Aufbauten die Konzentration von Silicium in dem ersten Bereich vorzugsweise kleiner oder gleich 0,1 Atomprozent.
  • Weiterhin enthält der Isolationsfilm in jedem der oben genannten Aufbauten Kohlenstoff, wobei die Konzentration von Kohlenstoff in dem ersten Bereich kleiner oder gleich 1,0 × 1020 Atome/cm3 sein kann.
  • Weiterhin kann der Oxidhalbleiterfilm in den oben genannten Aufbauten eine Kristallinität oder einen amorphen Aufbau aufweisen.
  • Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann ein Transistor mit einem darin enthaltenen Oxidhalbleiterfilm oder eine Halbleitervorrichtung mit dem darin enthaltenen Transistor in der Performanz verbessert werden.
  • Außerdem kann gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Verminderung des Ein-Zustand-Stroms eines Transistors mit einem darin enthaltenen Oxidhalbleiterfilm unterdrückt werden und kann eine Halbleitervorrichtung mit dem darin enthaltenen Transistor in seinen Betriebseigenschaften verbessert werden.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • 1A und 1B sind eine Draufsicht und eine Querschnittansicht, die eine Ausführungsform einer Halbleitervorrichtung zeigen.
  • 2A und 2B sind eine Draufsicht und eine Querschnittansicht, die eine Ausführungsform einer Halbleitervorrichtung zeigen.
  • 3A und 3B sind eine Draufsicht und eine Querschnittansicht, die eine Ausführungsform einer Halbleitervorrichtung zeigen.
  • 4A bis 4E sind Querschnittansichten, die ein Beispiel für einen Herstellungsprozess für eine Halbleitervorrichtung zeigen.
  • 5A bis 5E sind Querschnittansichten, die ein Beispiel für einen Herstellungsprozess für eine Halbleitervorrichtung zeigen.
  • 6 zeigt ein Modell, das für eine Berechnung verwendet wird.
  • 7A bis 7C zeigen Berechnungsergebnisse.
  • 8A bis 8C zeigen Berechnungsergebnisse.
  • 9A bis 9C zeigen eine Ausführungsform einer Halbleitervorrichtung.
  • 10 zeigt eine Ausführungsform einer Halbleitervorrichtung.
  • 11 zeigt eine Ausführungsform einer Halbleitervorrichtung.
  • 12 zeigt eine Ausführungsform einer Halbleitervorrichtung.
  • 13A bis 13F zeigen jeweils ein elektronisches Gerät.
  • 14 ist ein Kurvendiagramm, das Messergebnisse gemäß einem Beispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 15 zeigt einen Aufbau einer Probe gemäß einem Beispiel der vorliegenden Erfindung.
  • 16 ist ein Kurvendiagramm, das Messergebnisse gemäß einem Beispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 17 zeigt einen Aufbau einer Probe gemäß einem Beispiel der vorliegenden Erfindung.
  • 18A und 18B sind Kurvendiagramme, die Messergebnisse gemäß einem Beispiel der vorliegenden Erfindung zeigen.
  • 19 ist ein Kurvendiagramm, das Messergebnisse gemäß einem Beispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
  • Im Folgenden werden Ausführungsformen der Erfindung im Detail mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es ist zu beachten, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist, wobei dem Fachmann deutlich sein sollte, dass die hier beschriebenen Ausführungsformen auf verschiedene Weise modifiziert werden können, ohne dass deshalb der Erfindungsumfang verlassen wird. Die Erfindung ist also nicht auf die im Folgenden beschriebenen Ausführungsformen beschränkt.
  • Es ist zu beachten, dass die Position, die Größe, der Bereich oder ähnliches der in den Zeichnungen gezeigten Aufbauten unter Umständen nicht genau wiedergegeben werden, um das Verständnis zu vereinfachen. Die Erfindung ist also nicht auf die in den Zeichnungen gezeigten Positionen, Größen, Bereiche oder ähnliches beschränkt.
  • In dieser Beschreibung werden Ordinalzahlen wie „erster”, „zweiter” und „dritter” verwendet, um eine Verwechslung von Komponenten zu vermeiden, wobei die Bezeichnungen jedoch keine Beschränkung hinsichtlich der Anzahl von Komponenten vorgeben.
  • Es ist zu beachten, dass in dieser Beschreibung Angaben wie „über” und „unter” nicht unbedingt bedeuten, dass eine Komponente „direkt über” oder „direkt unter” einer anderen Komponente angeordnet ist. Zum Beispiel kann die Formulierung „eine Gate-Elektrode über einer Gate-Isolationsschicht” bedeuten, dass eine weitere Komponente zwischen der Gate-Isolationsschicht und der Gate-Elektrode angeordnet ist.
  • Außerdem geben Bezeichnungen wie „Elektrode” oder „Verdrahtung” keine Beschränkung hinsichtlich der Funktion einer derartigen Komponente vor. Zum Beispiel wird eine „Elektrode” manchmal als Teil einer „Verdrahtung” verwendet und umgekehrt. Weiterhin kann die Bezeichnung „Elektrode” oder „Verdrahtung” auch einen Fall enthalten, in dem eine Vielzahl von „Elektroden” oder „Verdrahtungen” integriert ausgebildet ist.
  • Die Funktionen einer „Source” oder eines „Drains” sind manchmal vertauscht, wenn ein Transistor mit einer entgegengesetzten Polarität verwendet wird oder wenn die Richtung des Stromflusses während des Schaltbetriebs geändert wird. Die Begriffe „Source” und „Drain” können deshalb in dieser Beschreibung vertauscht werden.
  • Es ist weiterhin zu beachten, dass in dieser Beschreibung unter einem „elektrisch verbundenen” Zustand ein Fall zu verstehen ist, in dem Komponenten über ein Objekt mit einer beliebigen elektrischen Funktion verbunden sind. Es werden hier keine besonderen Beschränkungen hinsichtlich eines Objekts mit einer elektrischen Funktion vorgegeben, sofern elektrische Signale zwischen Komponenten, die über das Objekt miteinander verbunden sind, gesendet und empfangen werden können. Beispiele für ein „Objekt mit einer elektrischen Funktion” sind ein Schaltelement wie etwa ein Transistor, ein Widerstand, eine Induktivität, ein Kondensator und ein Element mit verschiedenen Funktionen und einer Elektrode und einer Verdrahtung.
  • (Ausführungsform 1)
  • In dieser Ausführungsform werden eine Ausführungsform einer Halbleitervorrichtung und ein Herstellungsverfahren für dieselbe mit Bezug auf 1A und 1B, 2A und 2B, 3A und 3B, 4A bis 4E und 5A bis 5E beschrieben.
  • <Beispielhafter Aufbau für eine Halbleitervorrichtung>
  • In 1A und 1B sind eine Draufsicht und eine Querschnittansicht eines Transistors des Kanal-geätzten Typs, der einen Aufbau mit einem untenliegenden Gate aufweist, als ein Beispiel für eine Halbleitervorrichtung gezeigt. 1A ist eine Draufsicht, und 1B ist eine Querschnittansicht entlang der Linie A-B von 1A. In 1A sind einige der Komponenten (z. B. ein Schutzisolationsfilm 109 oder ähnliches) eines Transistors 110 nicht gezeigt, um die Darstellung zu vereinfachen.
  • Der Transistor 110 von 1A und 1B umfasst über einem Substrat 100 mit einer isolierenden Fläche: eine Gate-Elektrode 101, einen Gate-Isolationsfilm 102, der die Gate-Elektrode 101 bedeckt, einen Oxidhalbleiterfilm 103, der für einen Kontakt mit dem Gate-Isolationsfilm 102 vorgesehen ist und wenigstens die Gate-Elektrode 101 überlappt, eine Source-Elektrode 105a und eine Drain-Elektrode 105b, die elektrisch mit dem Oxidhalbleiterfilm 103 verbunden sind, und den Schutzisolationsfilm 109, der den Oxidhalbleiterfilm 103 sowie die Source-Elektrode 105a und die Drain-Elektrode 105b bedeckt.
  • Der Oxidhalbleiterfilm 103 kann einen amorphen Aufbau oder einen Aufbau mit einer Kristallinität wie etwa einen Einkristallaufbau oder einen polykristallinen Aufbau aufweisen. Weiterhin kann ein Aufbau mit einer kristallinen/amorphen Mischphase verwendet werden. Der Aufbau mit einer kristallinen/amorphen Mischphase enthält Kristallteile in einer amorphen Phase, wobei es sich nicht um einen vollständigen Einkristallaufbau und auch um keinen vollständig amorphen Aufbau handelt. Die Dicke des Oxidhalbleiterfilms 103 ist größer als 5 nm und kleiner oder gleich 200 nm und vorzugsweise größer oder gleich 10 nm und kleiner oder gleich 30 nm.
  • Bei dem Oxidhalbleiterfilm 103 mit einem amorphen Aufbau kann eine flache Fläche relativ einfach erhalten werden, sodass, wenn ein Transistor unter Verwendung des Oxidhalbleiterfilms 103 ausgebildet wird, eine Schnittflächenstreuung reduziert werden kann und eine relativ hohe Feldeffektmobilität relativ einfach erhalten werden kann.
  • Wie in 1B gezeigt, verjüngt sich ein Endteil des Oxidhalbleiterfilms 103 vorzugsweise mit einem Winkel von 20° bis 50°. Wenn der Oxidhalbleiterfilm 103 einen senkrechten Endteil aufweist, ist die Wahrscheinlichkeit eines Austritts von Sauerstoff aus dem Oxidhalbleiterfilm 103 größer, sodass die Wahrscheinlichkeit der Erzeugung von Sauerstoffleerstellen größer ist. Wenn der Oxidhalbleiterfilm 103 einen sich verjüngenden Endteil aufweist, wird die Erzeugung von Sauerstoffleerstellen unterdrückt, sodass die Erzeugung eines Leckstroms an dem Transistor 110 reduziert werden kann.
  • Ein für den Oxidhalbleiterfilm 103 verwendeter Oxidhalbleiter enthält vorzugsweise Indium (In) und/oder Zink (Zn). Insbesondere sind vorzugsweise sowohl In als auch Zn enthalten. Als ein Stabilisator zum Reduzieren einer Variation in den elektrischen Eigenschaften eines den Oxidhalbleiter verwendenden Transistors ist vorzugsweise zusätzlich Gallium (Ga) enthalten. Zinn (Sn) ist vorzugsweise als ein Stabilisator enthalten. Vorzugsweise sind ein oder mehrere der folgenden Elemente als ein Stabilisator enthalten: Hafnium (Hf), Zirconium (Zr), Titan (Ti), Scandium (Sc), Yttrium (Y) und ein Lanthanoid (z. B. Cerium (Ce), Neodym (Nd) oder Gadolinium (Gd)).
  • Als der Oxidhalbleiter kann zum Beispiel einer der folgenden verwendet werden: Indiumoxid; Zinnoxid; Zinkoxid; ein Zwei-Komponenten-Metalloxid wie etwa ein In-Zn-basiertes Oxid, ein Sn-Zn-basiertes Oxid, ein Al-Zn-basiertes Oxid, ein Zn-Mg-basiertes Oxid, ein Sn-Mg-basiertes Oxid, ein In-Mg-basiertes Oxid oder ein In-Ga-basiertes Oxid; ein Drei-Komponenten-Metalloxid wie etwa ein In-Ga-Zn-basiertes Oxid (auch als IGZO bezeichnet), ein In-Al-Zn-basiertes Oxid, ein In-Sn-Zn-basiertes Oxid, ein Sn-Ga-Zn-basiertes Oxid, ein Al-Ga-Zn-basiertes Oxid, ein Sri-Al-Zn-basiertes Oxid, ein In-Hf-Zn-basiertes Oxid, ein In-Zr-Zn-basiertes Oxid, ein In-Ti-Zn-basiertes Oxid, ein In-Sc-Zn-basiertes Oxid, ein In-V-Zn-basiertes Oxid, ein In-La-Zn-basiertes Oxid, ein In-Ce-Zn-basiertes Oxid, ein In-Pr-Zn-basiertes Oxid, ein In-Nd-Zn-basiertes Oxid, ein In-Sm-Zn-basiertes Oxid, ein In-Eu-Zn-basiertes Oxid, ein In-Gd-Zn-basiertes Oxid, ein In-Tb-Zn-basiertes Oxid, ein In-Dy-Zn-basiertes Oxid, ein In-Ho-Zn-basiertes Oxid, ein In-Er-Zn-basiertes Oxid, ein In-Tm-Zn-basiertes Oxid, ein In-Vb-Zn-basiertes Oxid oder ein In-Lu-Zn-basiertes Oxid; und ein Vier-Komponenten-Metalloxid wie etwa ein In-Sn-Ga-Zn-basiertes Oxid, ein In-Hf-Ga-Zn-basiertes Oxid, ein In-Al-Ga-Zn-basiertes Oxid, ein In-Sn-Al-Zn-basiertes Oxid, ein In-Sn-Hf-Zn-basiertes Oxid oder ein In-Hf-Al-Zn-basiertes Oxid.
  • Unter einem „In-Ga-Zn-basierten Oxid” ist ein Oxid zu verstehen, das In, Ga und Zn als Hauptkomponenten enthält, wobei hier keine besonderen Beschränkungen hinsichtlich des Verhältnisses zwischen In, Ga und Zn (In:Ga:Zn) gemacht werden. Das In-Ga-Zn-basierte Oxid kann auch ein anderes Metallelement als In, Ga und Zn enthalten.
  • Alternativ hierzu kann ein durch InMO3(ZnO)m (m > 0, wobei m keine Ganzzahl ist) wiedergegebenes Material verwendet werden. Es ist zu beachten, dass M ein oder mehrere der Metalle Ga, Fe, Mn und Co oder das oben beschriebene Element als Stabilisator wiedergibt. Alternativ hierzu kann als der Oxidhalbleiter ein Material verwendet werden, das durch die chemische Formel In2SnO5(ZnO)n (n > 0, wobei n eine natürliche Zahl ist) ausgedrückt wird.
  • Zum Beispiel kann ein In-Ga-Zn-basiertes Oxid mit einem Atomverhältnis von In:Ga:Zn = 1:1:1, In:Ga:Zn = 3:1:2, In:Ga:Zn = 1:3:2 oder In:Ga:Zn = 2:1:3 oder ein Oxid mit einem Atomverhältnis nahe den oben genannten Atomverhältnissen verwendet werden. Der Oxidhalbleiterfilm 103 kann mit einem einschichtigen Aufbau oder einem geschichteten Aufbau unter Verwendung der oben beschriebenen Oxidhalbleitermaterialien ausgebildet werden.
  • Für den Gate-Isolationsfilm 102 wird vorzugsweise ein Oxidhalbleiterfilm mit einer ausreichenden Spannungsfestigkeit verwendet. Wenn der Gate-Isolationsfilm 102 einen einschichtigen Aufbau aufweist, kann ein Isolationsfilm mit einem oxidierten Material einschließlich von Silicium wie etwa Siliciumoxid verwendet werden.
  • Alternativ hierzu kann der Gate-Isolationsfilm 102 einen gestapelten Aufbau aufweisen. Wenn der Gate-Isolationsfilm 102 einen gestapelten Aufbau aufweist, kann Siliciumoxid über Galliumoxid, Aluminiumoxid, Siliciumnitrid, Siliciumoxynitrid, Aluminiumoxynitrid, Yttriumoxid, Lanthanoxid, Siliciumnitridoxid oder ähnlichem gestapelt werden. Alternativ hierzu kann Siliciumoxid über einem high-k-Material wie etwa Hafniumoxid, Hafniumsilikat (HfSixOy (x > 0, y > 0)), Hafniumsilikat mit zugesetztem Stickstoff (HfSiOxNy (x > 0, y > 0)) oder Hafniumaluminat (HfAlxOy (x > 0, y > 0)) gestapelt werden. Die Verwendung eines derartigen high-k-Materials ermöglicht eine Reduktion des Gate-Leckstroms.
  • Wenn ein Oxidisolationsfilm als der Gate-Isolationsfilm 102 verwendet wird, kann ein Teil des enthaltenen Sauerstoffs aus dem Oxidisolationsfilm freigesetzt werden, wenn der Oxidisolationsfilm erhitzt wird. Auf diese Weise kann Sauerstoff zu dem Oxidhalbleiterfilm 103 zugeführt werden und können Sauerstoffleerstellen in dem Oxidhalbleiterfilm 103 gefüllt werden. Insbesondere enthält der Gate-Isolationsfilm 102 vorzugsweise eine große Menge von Sauerstoff, die wenigstens die Stöchiometrie (in einem Volumen) des Films übersteigt. Zum Beispiel wird vorzugsweise ein Film aus Siliciumoxid, das durch die Formel SiO2+α (α > 0) wiedergegeben wird, als der Gate-Isolationsfilm 102 verwendet. Wenn ein derartiger Siliciumoxidfilm als der Gate-Isolationsfilm 102 verwendet wird, kann Sauerstoff zu dem Oxidhalbleiterfilm 103 zugeführt werden, sodass der Transistor 110 unter Verwendung des Oxidhalbleiterfilms 103 vorteilhafte Transistoreigenschaften aufweisen kann.
  • Wenn jedoch ein Siliciumoxidfilm als der Gate-Isolationsfilm 102 verwendet wird, kann das Silicium in dem Gate-Isolationsfilm 102 als eine Verunreinigung in den Oxidhalbleiterfilm 103 aufgenommen werden. Silicium oder ähnliches tritt in den Oxidhalbleiterfilm 103 als eine Verunreinigung ein, wodurch der Widerstand des Oxidhalbleiterfilms 102 erhöht wird.
  • In der Halbleitervorrichtung dieser Ausführungsform wird das Eintreten von Verunreinigungen wie etwa Silicium in den Oxidhalbleiterfilm in Nachbarschaft zu der Geformter-Film-Oberfläche unterdrückt. Daraus resultiert, dass in dem Oxidhalbleiterfilm 103 ein Bereich, in dem die Konzentration von Silicium von einer Schnittfläche mit dem Gate-Isolationsfilm 102 zu dem Inneren des Oxidhalbleiterfilms 103 hin kleiner oder gleich 1,0 Atomprozent ist, ausgebildet wird. Dieser Bereich wird als Bereich 103a wie in 1B gezeigt bezeichnet. Die Konzentration von Silicium in dem Bereich 103a ist weiterhin vorzugsweise kleiner oder gleich 0,1 Atomprozent. Weiterhin ist der Bereich 103a für einen Kontakt mit der Schnittfläche zu dem Gate-Isolationsfilm 102 vorgesehen und weist eine Dicke von kleiner oder gleich 5 nm auf.
  • Mit Bezug auf 1B wird ein anderer Bereich in dem Oxidhalbleiterfilm 103 als der Bereich 103a als ein Bereich 103b bezeichnet. Die Konzentration von Silicium in dem Bereich 103b ist kleiner als die Konzentration von Silicium in dem Bereich 103a.
  • Und wenn Verunreinigungen wie etwa Kohlenstoff in dem Gate-Isolationsfilm 102 enthalten sind, können derartige Verunreinigungen auch in den Oxidhalbleiterfilm 103 eintreten und wie das Silicium als Verunreinigungen dienen. In diesem Fall ist die Konzentration des Kohlenstoffs in dem Bereich 103a kleiner oder gleich 1,0 × 1020 Atome/cm3 und vorzugsweise kleiner oder gleich 1,0 × 1019 Atome/cm3.
  • Wie weiter oben beschrieben, wird die in den Bereich 103a des Oxidhalbleiterfilms 103 eintretende Menge der Verunreinigungen wie etwa Silicium reduziert, sodass eine Verminderung des Ein-Zustand-Stroms des Transistors 110 mit dem darin enthaltenen Oxidhalbleiterfilm 103 unterdrückt werden kann. Auf diese Weise kann die Halbleitervorrichtung mit dem darin enthaltenen Transistor 110 in seinen Betriebseigenschaften verbessert werden. Dementsprechend kann der Transistor mit dem darin enthaltenen Oxidhalbleiterfilm oder die Halbleitervorrichtung mit dem darin enthaltenen Transistor in ihrer Performanz verbessert werden.
  • Es ist zu beachten, dass Details der anderen Komponenten des Transistors in der folgenden Beschreibung eines Verfahrens zum Herstellen des Transistors 110 mit Bezug auf 4A bis 4E beschrieben werden.
  • Über dem Transistor 110 kann ein Planarisierungs-Isolationsfilm ausgebildet werden. Weiterhin können Öffnungen in dem Gate-Isolationsfilm 102, dem Schutzisolationsfilm 109 und ähnlichem ausgebildet werden, damit die Gate-Elektrode 101, die Source-Elektrode 105a oder die Drain-Elektrode 105b usw. elektrisch mit einer Verdrahtung verbunden werden können. Weiterhin kann eine zweite Gate-Elektrode über dem Oxidhalbleiterfilm 103 überlappend mit der Gate-Elektrode 101 vorgesehen werden.
  • 2A und 2B zeigen einen Transistor 120 mit einem anderen Aufbau als demjenigen des Transistors 110 von 1A und 1B. 2A ist eine Draufsicht, und 2B ist eine Querschnittansicht entlang der Linie C-D von 2A. Es ist zu beachten, dass ein Teil der Komponenten des Transistors 120 (z. B. der Schutzisolationsfilm 109 usw.) in 2A der Einfachheit halber nicht gezeigt ist.
  • Der Transistor 120 von 2A und 2B umfasst über dem Substrat 100 mit einer Isolationsfläche: die Gate-Elektrode 101, einen Gate-Isolationsfilm 102, der die Gate-Elektrode 101 bedeckt, den Oxidhalbleiterfilm 103, der für einen Kontakt mit dem Gate-Isolationsfilm 102 vorgesehen ist und wenigstens die Gate-Elektrode 101 überlappt, die Source-Elektrode 105a und die Drain-Elektrode 105b, die elektrisch mit dem Oxidhalbleiterfilm 103 verbunden sind, und einen Schutzisolationsfilm 109, der den Oxidhalbleiterfilm 103 sowie die Source-Elektrode 105a und die Drain-Elektrode 105b bedeckt. Ein Unterschied zwischen dem Transistor 120 und dem Transistor 110 besteht darin, dass wie bei dem Gate-Isolationsfilm 102 ein Isolationsfilm mit einem oxidierten Material einschließlich von Silicium als der Schutz-Isolationsfilm 109 verwendet wird und dass ein Bereich 103c in Nachbarschaft zu einer Schnittfläche zwischen dem Oxidhalbleiterfilm 103 und dem Schutzisolationsfilm 109 vorgesehen ist.
  • Der Oxidhalbleiterfilm 103 in dem Transistor 120 umfasst den Bereich 103a, den Bereich 103b und den Bereich 103c. Der Bereich 103a in dem Oxidhalbleiterfilm 103 ist ein Bereich, in dem die Konzentration von Silicium von der Schnittfläche mit dem Gate-Isolationsfilm 102 zu dem Inneren des Oxidhalbleiterfilms 103 hin kleiner oder gleich 1,0 Atomprozent ist. Der Bereich 103a ist vorzugsweise für einen Kontakt mit der Schnittfläche zu dem Gate-Isolationsfilm 102 vorgesehen und weist eine Dicke kleiner oder gleich 5 nm auf. Der Bereich 103c in dem Oxidhalbleiterfilm 103 ist ein Bereich, in dem die Konzentration von Silicium von der Schnittfläche mit dem Schutz-Isolationsfilm 109 zu dem Inneren des Oxidhalbleiterfilms 103 hin größer ist als 1,0 Atomprozent. Der Bereich 103c ist vorzugsweise für einen Kontakt mit der Schnittfläche zu dem Schutz-Isolationsfilm 109 vorgesehen und weist eine Dicke kleiner oder gleich 5 nm auf. In dem Oxidhalbleiterfilm 103 ist der Bereich zwischen dem Bereich 103a und dem Bereich 103c der Bereich 103b.
  • Es ist zu beachten, dass die Konzentration von Silicium in dem Bereich 103b kleiner als die Konzentration von Silicium in dem Bereich 103a ist. Die Konzentration von Silicium in dem Bereich 103a ist vorzugsweise kleiner oder gleich 0,1 Atomprozent.
  • Wie oben beschrieben ist in dem Bereich 103c in Entsprechung zu einem Rückkanal des Oxidhalbleiterfilms 103 die Menge von Verunreinigungen wie etwa Silicium erhöht, um den Widerstand zu vergrößern, sodass der Aus-Zustand-Strom des Transistors 120 vermindert werden kann. Weiterhin ist wie bei dem Transistor 110 die Menge von Verunreinigungen wie etwa Silicium, die in den Bereich 103a des Oxidhalbleiterfilms 103 eintritt, reduziert, sodass eine Verminderung des Ein-Zustand-Stroms des Transistors 120 mit dem darin enthaltenen Oxidhalbleiterfilm 103 unterdrückt werden kann.
  • Die anderen Komponenten sind identisch mit denjenigen der Halbleitervorrichtung von 1A und 1B, sodass für entsprechende Details hier auf die Beschreibung mit Bezug auf 1A und 1B verwiesen wird.
  • Die in 1A und 1B und 2A und 2B gezeigten Transistoren sind Transistoren vom so genannten Kanal-geätzten Typ, wobei die Halbleitervorrichtungen dieser Ausführungsform jedoch nicht darauf beschränkt sind. 3A und 3B zeigen einen Transistor 130 des Kanal-Stopp-Typs, der sich von den Transistoren von 1A und 1B und 2A und 2B unterscheidet. 3A ist eine Draufsicht, und 3B ist eine Querschnittansicht entlang der Linie E-F von 3A. Es ist zu beachten, dass ein Teil der Komponenten des Transistors 130 (z. B. der Schutzisolationsfilm 109) in 3A der Einfachheit halber nicht gezeigt ist. Weiterhin ist in 3A ein Kanalschutzfilm 108 dreidimensional gezeigt, um das Verständnis zu vereinfachen.
  • Der in 3A und 3B gezeigte Transistor 130 umfasst über dem Substrat 100 mit einer Isolationsfläche: die Gate-Elektrode 101, den Gate-Isolationsfilm 102, der die Gate-Elektrode 101 bedeckt, den Oxidhalbleiterfilm 103, der für einen Kontakt mit dem Gate-Isolationsfilm 102 vorgesehen ist und wenigstens die Gate-Elektrode 101 überlappt, den Kanalschutzfilm 108, der über und in Kontakt mit dem Oxidhalbleiterfilm 103 vorgesehen ist, die Source-Elektrode 105a und die Drain-Elektrode 105b, die über dem Kanalschutzfilm 108 vorgesehen sind und elektrisch mit dem Oxidhalbleiterfilm 103 verbunden sind, und den Schutzisolationsfilm 109, der den Oxidhalbleiterfilm 103 sowie die Source-Elektrode 105a und die Drain-Elektrode 105b bedeckt. Außerdem umfasst der Oxidhalbleiterfilm 103 wie bei dem Transistor 110 den Bereich 103a und den Bereich 103b. Mit anderen Worten besteht ein Unterschied zu dem Transistor 110 darin, dass der Transistor 130 den Kanalschutzfilm 108 enthält.
  • Als der Kanalschutzfilm 108 wird vorzugsweise ein anorganischer Isolationsfilm mit darin enthaltenem Sauerstoff verwendet. Zum Beispiel kann ein Isolationsfilm wie etwa ein Siliciumoxidfilm, ein Siliciumoxynitridfilm, ein Aluminiumoxidfilm, ein Aluminiumoxynitridfilm, ein Galliumoxidfilm oder ein Hafniumoxidfilm verwendet werden. Die bevorzugte Dicke des Kanalschutzfilms 108 ist größer oder gleich 5 nm und kleiner oder gleich 300 nm.
  • Der Kanalschutzfilm 108 ist wie beschrieben über und in Kontakt mit dem Oxidhalbleiterfilm 103 vorgesehen, wobei eine Beschädigung an dem Oxidhalbleiterfilm 103 auf der Rückkanalseite, die durch das Ätzen der Source-Elektrode 105a und der Drain-Elektrode 105b verursacht wird (d. h. eine Beschädigung, die durch ein Plasma oder ein Ätzmittel während der Ätzbehandlung verursacht wird), verhindert werden kann. Der Transistor 130 kann also stabile elektrische Eigenschaften erzielen.
  • Weiterhin weist ein Endteil des Kanalschutzfilms 108 einen Verjüngungswinkel auf, der größer oder gleich 10° und kleiner oder gleich 60° ist. Der Kanalschutzfilm 108 wird mit einer derartigen Form ausgebildet, sodass die elektrische Feldkonzentration in der Nachbarschaft zu einem unteren Endteil des Kanalschutzfilms 108 reduziert werden kann.
  • Die anderen Komponenten sind identisch mit denjenigen der Halbleitervorrichtung von 1A und 1B, sodass für diese Details hier auf die Beschreibung mit Bezug auf 1A und 1B verwiesen wird.
  • <Beispiel für einen Herstellungsprozess für den Transistor>
  • Beispiele für einen Herstellungsprozess für den Transistor von 1A und 1B, 2A und 2B und 3A und 3B werden im Folgenden mit Bezug auf 4A bis 4E und 5A bis 5E beschrieben.
  • <Herstellungsprozess für den Transistor 110>
  • Im Folgenden wird ein Beispiel für einen Herstellungsprozess für den Transistor 110 von 1A und 1B mit Bezug auf 4A bis 4E beschrieben.
  • Zuerst wird das Substrat 100 mit einer isolierenden Fläche vorbereitet. Es werden hier keine besonderen Beschränkungen hinsichtlich des Substrats vorgegeben, das als das Substrat 100 mit einer isolierenden Fläche verwendet werden kann, solange dieses wenigstens eine Wärmebeständigkeit aufweist, um der später durchgeführten Wärmebehandlung standzuhalten. Zum Beispiel kann ein Glassubstrat aus Bariumborsilikatglas, Aluminoborsilikatglas oder ähnlichem, ein Keramiksubstrat, ein Quarzsubstrat oder ein Saphirsubstrat verwendet werden. Solange das Substrat 100 eine isolierende Fläche aufweist, kann ein Einkristall-Halbleitersubstrat oder ein polykristallines Halbleitersubstrat aus Silicium, Siliciumcarbid oder ähnlichem, ein Verbindungshalbleitersubstrat aus Siliciumgermanium oder ähnlichem, ein SOI-Substrat oder ähnliches verwendet werden.
  • Alternativ hierzu kann auch ein flexibles Substrat als das Substrat 100 verwendet werden. Wenn ein flexibles Substrat verwendet wird, kann ein Transistor mit dem darin enthaltenen Oxidhalbleiterfilm 103 direkt über dem flexiblen Substrat ausgebildet werden. Alternativ hierzu kann ein Transistor mit dem darin enthaltenen Oxidhalbleiterfilm 103 über einem Herstellungssubstrat ausgebildet werden, wobei dann der Transistor davon getrennt und auf ein flexibles Substrat übertragen werden kann. Es ist zu beachten, dass für die Trennung des Transistors von dem Herstellungssubstrat und die Übertragung desselben auf das flexible Substrat eine Trennschicht zwischen dem Herstellungssubstrat und dem Transistor mit dem darin enthaltenen Oxidhalbleiterfilm 103 vorgesehen sein kann.
  • Ein Isolationsfilm, der als ein Basisfilm funktioniert, kann zwischen dem Substrat 100 und der Gate-Elektrode 101 vorgesehen sein. Der Basisfilm weist eine Funktion zum Verhindern einer Diffusion von Verunreinigungen wie etwa Wasserstoff oder Feuchtigkeit von dem Substrat 100 auf und kann mit einer einzelnen Schicht oder einem gestapelten Aufbau mit einem oder mehreren Filmen ausgebildet sein, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die einen Siliciumnitridfilm, einen Siliciumoxidfilm, einen Siliciumnitridoxidfilm und einen Siliciumoxynitridfilm umfasst.
  • Im Folgenden wird ein leitender Film für die Ausbildung einer Gate-Elektrode (sowie einer Verdrahtung in derselben Schicht wie die Gate-Elektrode) über dem Substrat 100 ausgebildet. Der leitende Film für die Gate-Elektrode kann unter Verwendung von zum Beispiel einem Metallmaterial wie etwa Molybdän, Titan, Tantal, Wolfram, Aluminium, Kupfer, Neodym oder Scandium oder eines Legierungsmaterials, das eines dieser Materialien als eine Hauptkomponente enthält, ausgebildet werden. Alternativ hierzu kann der leitende Film für die Gate-Elektrode unter Verwendung eines leitenden Metalloxids ausgebildet werden. Als das leitende Metalloxid kann Indiumoxid (In2O3), Zinnoxid (SnO2), Zinkoxid (ZnO), Indiumzinnoxid (In2O3-SnO2, das häufig als ITO abgekürzt wird), Indiumzinkoxid (In2O3-ZnO) oder eines dieser Matelloxidmaterialien, in denen Silicium oder Siliciumoxid enthalten ist, verwendet werden. Die Gate-Elektrode kann als eine einzelne Schicht oder ein gestapelter Aufbau unter Verwendung eines der oben genannten Materialien ausgebildet werden. Es werden hier keine besonderen Beschränkungen hinsichtlich des Verfahrens zum Ausbilden des leitenden Films vorgegeben, wobei verschiedene Filmausbildungsverfahren wie etwa ein Verdampfungsverfahren, ein CVD-Verfahren, ein Zerstäubungsverfahren oder ein Aufschleuderbeschichtungsverfahren verwendet werden können.
  • Dann wird eine Resistmaske über dem leitenden Film mittels eines Photolithographieschritts ausgebildet und wird ein selektives Ätzen durchgeführt, um die Gate-Elektrode 101 auszubilden. Dann wird die Resistmaske entfernt. Die Resistmaske zum Ausbilden der Gate-Elektrode 101 kann mittels eines Tintenstrahlverfahrens ausgebildet werden. Für die Ausbildung der Resistmaske mittels eines Tintenstrahlverfahrens ist keine Photomaske erforderlich, sodass die Herstellungskosten reduziert werden können. Für das Ätzen der Gate-Elektrode können ein Nassätzen und/oder ein Trockenätzen verwendet werden.
  • Dann wird der Gate-Isolationsfilm 102 ausgebildet, um die Gate-Elektrode 101 zu bedecken (siehe 4A). Der Gate-Isolationsfilm 102 kann zum Beispiel eine Dicke größer oder gleich 1 nm und kleiner oder gleich 500 nm aufweisen. Es werden hier keine besonderen Beschränkungen hinsichtlich des Verfahrens zum Ausbilden des Gate-Isolationsfilms 102 vorgegeben, wobei zum Beispiel ein Zerstäubungsverfahren, ein MBE-Verfahren, ein CVD-Verfahren, ein Pulslaserdepositionsverfahren, ein ALD-Verfahren oder ähnliches für die Ausbildung des Gate-Isolationsfilms 102 verwendet werden kann.
  • Für die Gate-Isolationsschicht 102 wird vorzugsweise ein Oxidisolationsfilm mit einer ausreichenden Spannungsfestigkeit und einer ausreichenden Isolationseigenschaft verwendet. Wenn der Gate-Isolationsfilm 102 einen einschichtigen Aufbau aufweist, kann ein Isolationsfilm mit einem darin enthaltenen oxidierten Material einschließlich von Silicium wie etwa ein Siliciumoxidfilms verwendet werden.
  • Alternativ hierzu kann der Gate-Isolationsfilm 102 einen gestapelten Aufbau aufweisen. Wenn der Gate-Isolationsfilm 102 einen gestapelten Aufbau aufweist, kann Siliciumoxid über Galliumoxid, Aluminiumoxid, Siliciumnitrid, Siliciumoxynitrid, Aluminiumoxynitrid, Yttriumoxid, Lanthanoxid, Siliciumnitridoxid oder ähnlichem gestapelt werden. Alternativ hierzu kann Siliciumoxid über einem high-k-Material wie etwa Hafniumoxid, Hafniumsilikat (HfSixOy (y > 0, y > 0)), Hafniumsilikat mit zugesetztem Stickstoff (HfSiOxNy (x > 0, y > 0)) oder Hafniumaluminat (HfAlXOy (x > 0, y > 0)) gestapelt werden. Die Verwendung eines derartigen high-k-Materials ermöglicht eine Reduktion des Gate-Leckstroms.
  • Wenn ein Oxidisolationsfilm als der Gate-Isolationsfilm 102 verwendet wird, kann ein Teil des in dem Oxidisolationsfilm enthaltenen Sauerstoffs freigesetzt werden, indem eine weiter unten beschriebene Wärmebehandlung durchgeführt wird. Auf diese Weise kann Sauerstoff zu dem Oxidhalbleiterfilm 103 zugeführt werden und können Sauerstoffleerstellen in dem Oxidhalbleiterfilm 103 gefüllt werden. Insbesondere enthält der Gate-Isolationsfilm 102 vorzugsweise eine große Menge von Sauerstoff, die wenigstens die Stöchiometrie (eines Volumens) des Gate-Isolationsfilms 102 übersteigt. Zum Beispiel wird vorzugsweise ein Film aus Siliciumoxid, das durch die Formel SiO2+α (α > 0) wiedergegeben wird, als der Gate-Isolationsfilm 102 verwendet. Wenn ein derartiger Siliciumoxidfilm als der Gate-Isolationsfilm 102 verwendet wird, kann Sauerstoff zu dem Oxidhalbleiterfilm 103 zugeführt werden, sodass der Transistor 110 unter Verwendung des Oxidhalbleiterfilms 103 vorteilhafte Transistoreigenschaften aufweisen kann.
  • Es ist zu beachten, dass vorzugsweise vor der Ausbildung des Oxidhalbleiterfilms 103 pulverförmige Substanzen (auch als Partikel oder Staub bezeichnet), die an einer Oberfläche des Gate-Isolationsfilms 102 haften, durch eine Umkehrzerstäubung entfernt werden, in der ein Argongas eingeführt und ein Plasma erzeugt wird. Die Umkehrzerstäubung ist ein Verfahren, in dem eine Spannung an einer Substratseite angelegt wird, um ein Plasma in der Nachbarschaft zu dem Substrat zu erzeugen und dadurch eine Oberfläche zu modifizieren. Es ist zu beachten, dass anstelle von Argon auch ein Gaus aus Stickstoff, Helium, Sauerstoff oder ähnliches verwendet werden kann.
  • Und damit möglichst wenig Wasserstoff oder Wasser in dem Oxidhalbleiterfilm 103 während des Ausbildungsschritts des Oxidhalbleiterfilms 103 enthalten ist, wird das Substrat 100, auf dem Gate-Isolationsfilm 102 bereits ausgebildet wurde, vorzugsweise in einer Vorheizkammer einer Zerstäubungsvorrichtung vorgeheizt. Durch diese Vorbehandlung für das Ausbilden des Oxidhalbleiterfilms 103 werden Verunreinigungen wie etwa an dem Substrat 100 und dem Gate-Isolationsfilm 102 adsorbierter Wasserstoff und Feuchtigkeit entfernt und ausgeführt. Vorzugsweise wird eine Cryopumpe als eine Evakuierungseinheit in der Vorheizkammer verwendet.
  • Im Folgenden wird der Oxidhalbleiterfilm 103 mit einer Dicke größer als 5 nm und kleiner oder gleich 200 nm über dem Gate-Isolationsfilm 102 ausgebildet (siehe 4B). Der Oxidhalbleiterfilm 103 kann einen amorphen Aufbau oder einen Aufbau mit einer Kristallinität wie etwa einen Einkristallaufbau oder einen polykristallinen Aufbau aufweisen. Weiterhin kann ein Aufbau mit einer kristallinen/amorphen Mischphase verwendet werden. Der Aufbau mit einer kristallinen/amorphen Mischphase enthält Kristallteile in einer amorphen Phase, wobei es sich nicht um einen vollständigen Einkristallaufbau und auch um keinen vollständig amorphen Aufbau handelt. Es ist zu beachten, dass der Gate-Isolationsfilm 102 und der Oxidhalbleiterfilm 103 vorzugsweise aufeinander folgend ausgebildet werden, ohne der Luft ausgesetzt zu werden.
  • In dieser Ausführungsform wird als der Oxidhalbleiterfilm 103 ein Oxidhalbleiterfilm unter Verwendung eines In-Ga-Zn-basierten Oxidziels durch ein Zerstäubungsverfahren ausgebildet. Alternativ hierzu kann der Oxidhalbleiterfilm 103 durch ein Zerstäubungsverfahren in einer Edelgasatmosphäre (gewöhnlich Argon), einer Sauerstoffatmosphäre oder einer gemischten Atmosphäre aus einem Edelgas und Sauerstoff ausgebildet werden.
  • Als ein Ziel für die Ausbildung eines In-Ga-Zn-O-Films als des Oxidhalbleiterfilms 103 mittels eines Zerstäubungsverfahrens kann zum Beispiel ein Oxidziel mit einem Atomverhältnis von In:Ga:Zn = 1:1:1, ein Oxidziel mit einem Atomverhältnis von In:Ga:Zn = 3:1:2 oder ein Oxidziel mit einem Atomverhältnis von In:Ga:Zn = 2:1:3 verwendet werden. Das Material und die Zusammensetzung eines für die Ausbildung des Oxidhalbleiterfilms 103 verwendeten Ziels sind jedoch nicht auf die oben genannten beschränkt.
  • Die relative Dichte des Oxidziels ist größer oder gleich 90% und kleiner oder gleich 100% und vorzugsweise größer oder gleich 95% und kleiner oder gleich 99,9%. Wenn das Oxidziel mit einer hohen relativen Dichte verwendet wird, kann der Oxidhalbleiterfilm 103 ein dichter Film sein.
  • Vorzugsweise kann ein hochreines Gas, aus dem Verunreinigungen wie etwa Wasserstoff, Wasser, Hydroxy oder Hydrid entfernt wurden, als Zerstäubungsgas für die Filmausbildung des Oxidhalbleiterfilms verwendet werden.
  • Der Oxidhalbleiterfilm 103 wird in einem Zustand deponiert, in dem das Substrat 100 in einer Depositionskammer unter einem reduzierten Druck gehalten wird. Dabei kann die Deposition durchgeführt werden, während das Substrat 100 auf eine Substrattemperatur größer oder gleich 100°C und kleiner oder gleich dem Belastungspunkt des Substrats 100 erhitzt wird. Indem das Substrat 100 während der Deposition erhitzt wird, kann die Konzentration einer Verunreinigung wie etwa Wasserstoff oder Feuchtigkeit in dem ausgebildeten Oxidhalbleiterfilm 103 reduziert werden. Außerdem kann eine durch eine Zerstäubung verursachte Beschädigung reduziert werden, was vorteilhaft ist. Dann wird ein Zerstäubungsgas, aus dem Wasserstoff und Feuchtigkeit entfernt wurden, in die Depositionskammer eingeführt, wo die verbleibende Feuchtigkeit entfernt wird, und wird der Oxidhalbleiterfilm 103 unter Verwendung des oben genannten Ziels über dem Substrat 100 deponiert. Um die verbleibende Feuchtigkeit in der Depositionskammer zu entfernen, wird vorzugsweise eine Einfangvakuumpumpe wie etwa eine Cryopumpe, eine Ionenpumpe oder eine Titan-Sublimationspupe verwendet. Weiterhin kann eine Evakuierungseinheit eine Turbopumpe sein, die mit einer Kaltfalle versehen ist. Aus der Depositionskammer, die mit einer Cryopumpe evakuiert wird, werden ein Wasserstoffatom, eine Verbindung mit einem Wasserstoffatom wie etwa Wasser (H2O) (vorzugsweise auch eine Verbindung mit einem Kohlenstoffatom) und ähnliches entfernt, wodurch die Konzentration von Verunreinigungen wie etwa Wasserstoff und Feuchtigkeit in dem in der Depositionskammer ausgebildeten Oxidhalbleiterfilm 103 reduziert werden kann.
  • Wenn der Oxidhalbleiterfilm 103 durch ein Zerstäubungsverfahren ausgebildet wird und ein Partikel zum Ausbilden des Oxidhalbleiterfilms 103 mit dem Gate-Isolationsfilm 102 kollidiert, tritt ein Element, das ein Bestandselement des Gate-Isolationsfilms 102 ist, in den Oxidhalbleiterfilm 103 ein (dieses Phänomen wird als Mischung oder Mischungseffekt bezeichnet). Ein derartiges Mischungsphänomen tritt in dem Oxidhalbleiterfilm 103 in der Nachbarschaft zu der Schnittfläche mit dem Gate-Isolationsfilm 102 und insbesondere in dem oben beschriebenen Bereich 103a auf. Weil in dem Transistor dieser Ausführungsform ein Kanalbereich in dem Oxidhalbleiterfilm 103 in der Nachbarschaft zu dem Gate-Isolationsfilm 102 ausgebildet ist, kann ein Bestandselement des Gate-Isolationsfilms 102, das in den Bereich eintritt und darin als eine Verunreinigung dient, eine Reduktion der Ein-Zustand-Eigenschaften (z. B. des Ein-Zustand-Stroms) des Transistors veranlassen.
  • Die Möglichkeit des Auftretens einer Mischung in der Nachbarschaft zu einer Schnittfläche zwischen dem Gate-Isolationsfilm 102 und dem Oxid-Halbleiterfilm 103, wenn der Oxidhalbleiterfilm 103 über dem Gate-Isolationsfilm 102 ausgebildet wird, wurde mittels einer klassischen Molekulardynamikberechnung untersucht. Im Folgenden werden die Ergebnisse derselben erläutert. Es ist zu beachten, dass die Simulationssoftware „SCIGRESS ME” von Fujitsu Limited für die Berechnung verwendet wurde.
  • Ein in 6 gezeigtes Modell wurde unter Verwendung eines Films aus einem amorphen Siliciumoxid (nachfolgend als a-SiO2 bezeichnet) ausgebildet. Die Größe einer in der Berechnung verwendeten Einheitszelle (Berechnungseinheitszelle) ist auf 3 nm in der x-Achsenrichtung, 3 nm in der y-Achsenrichtung und 7,5 nm in der z-Achsenrichtung gesetzt. Die x-Achse und die y-Achse sind jeweils die Richtungen parallel zu dem a-SiO2-Film, während die z-Achse die Dickenrichtung des a-SiO2-Films ist. Es ist zu beachten, dass in der Berechnung die periodische Grenzbedingung in der x-Achsenrichtung und in der y-Achsenrichtung angewendet wurde, sodass ein Film, der ausreichend groß in der x-Achsenrichtung und in der y-Achsenrichtung ist, angenommen werden kann.
  • Dann wurden Indiumatome, Galliumatome, Zinkatome und Sauerstoffatome, die eine Energie von 1 eV aufweisen und deren Verhältnis 1:1:1:4 (bei einer Gesamtanzahl von 840 Atomen) ist, von dem oberen Teil (in 6 einem Atomerzeugungsteil) über den a-SiO2-Film zu dem unteren Teil ausgestoßen und wurde eine klassische Molekulardynamikberechnung bei einer Temperatur von 300°C für 2 ns (mit einem Zeitschritt von 0,2 fs und einer Schrittanzahl von zehn Millionen) berechnet.
  • 7A bis 7C und 8A bis 8C zeigen die Berechnungsergebnisse. 7A zeigt die Anordnung der Sauerstoffatome und Siliciumatome bei 0 s. 7B zeigt die Anordnung der Sauerstoffatome, Siliciumatome, Galliumatome und Zinkatome nach 1 ns; und 7C zeigt die Anordnung der Sauerstoffatome, Siliciumatome, Galliumatome und Zinkatome nach 2 ns. 8A zeigt die Anordnung der Sauerstoffatome, Siliciumatome, Galliumatome und Zinkatome nach 2 ns; 8B zeigt die Anordnung nur der Siliciumatome nach 2 ns; und 8C zeigt die Anordnung der Indiumatome, Galliumatome und Zinkatome nach 2 ns.
  • Indem die Anordnung nur der Siliciumatome von 8B mit der Anordnung der Indiumatome, Galliumatome und Zinkatome von 8C verglichen wurde, konnte bestätigt werden, dass die Indiumatome, Galliumatome und Zinkatome in eine Schicht aus Siliciumatomen eintraten.
  • Die oben genannten Berechnungsergebnisse geben an, dass durch das Injizieren von Indiumatomen, Galliumatomen, Zinkatomen und Sauerstoffatomen, die eine Energie von 1 eV aufweisen, in den a-SiO2-Film eine Schicht, in der Siliciumatome, Indiumatome, Galliumatome, Zinkatome und Sauerstoffatome gemischt sind, zwischen dem a-SiO2-Film und einem IGZO-Film ausgebildet wird.
  • Um gemäß den oben genannten Ergebnissen das Auftreten einer Mischung in der Nachbarschaft zu der Schnittfläche zwischen dem Oxidhalbleiterfilm 103 und dem Gate-Isolationsfilm 102 zu verhindern, ist es effektiv, einen durch eine Kollision eines Partikels für die Ausbildung des Oxidhalbleiterfilms 103 mit dem Gate-Isolationsfilm 102 verursachten Aufprall zu reduzieren. Dazu kann zum Beispiel ein Verfahren verwendet werden, in dem die Leistung für die Deposition des Oxidhalbleiterfilms 103 gering ist, oder ein Verfahren, in dem der Druck für die Deposition hoch ist. Alternativ hierzu kann die Distanz zwischen einem Ziel und einem Substrat, über dem der Film deponiert wird (nachfolgend als T-S-Distanz bezeichnet) vergrößert werden.
  • Es ist zu beachten, dass eine durch eine Zerstäubung verursachte Mischung in dem Oxidhalbleiterfilm 103 in der Nachbarschaft zu der Schnittfläche mit dem Gate-Isolationsfilm 102 wie oben beschrieben wahrscheinlich ist. Deshalb wird der Teil des Oxidhalbleiterfilms in der Nachbarschaft zu der Schnittfläche durch eine Zerstäubung unter der Bedingung deponiert, dass der Aufprall, der dadurch verursacht wird, dass ein Partikel für die Ausbildung des Oxidhalbleitefilms 103 mit dem Gate-Isolationsfilm 102 kollidiert, gering ist, wodurch der Mischungseffekt reduziert wird. Wenn danach die restliche Deposition durchgeführt wird, kann der Aufprall der Kollision vergrößert werden. Zum Beispiel kann ein Teil des Oxidhalbleiterfilms 103 in der Nachbarschaft zu der Schnittfläche unter der Bedingung deponiert werden, dass die Leistung für das Deponieren des Oxidhalbleiterfilms 103 gering ist, wobei dann die Deposition des Oxidhalbleiterfilms unter der Bedingung durchgeführt werden kann, dass die Depositionsleistung erhöht wird. Alternativ hierzu kann ein Teil des Oxidhalbleiterfilms 103 in der Nachbarschaft zu der Schnittfläche unter der Bedingung deponiert werden, dass der Druck für das Deponieren des Oxidhalbleitefilms 103 hoch ist, wobei dann die Deposition des Oxidhalbleiterfilms unter der Bedingung durchgeführt werden kann, dass der Depositionsdruck reduziert wird. Weiterhin kann alternativ hierzu ein Teil des Oxidhalbleiterfilms 103 in der Nachbarschaft zu der Schnittfläche unter der Bedingung deponiert werden, dass die T-S-Distanz groß ist, wobei dann die Deposition des Oxidhalbleiterfilms unter der Bedingung durchgeführt werden kann, dass die T-S-Distanz verkleinert wird.
  • Der spezifische Wert der Depositionsleistung liegt bei 10 kW oder weniger, vorzugsweise bei 1 kW oder weniger, noch besser bei 500 W oder weniger und noch besser bei 200 W oder weniger. Wenn jedoch die Depositionsleistung reduziert wird, wird die Depositionsrate des Oxidhalbleiterfilms 103 vermindert. Und wenn die Depositionsleistung sehr niedrig ist, ist die Wahrscheinlichkeit der Erzeugung eines Plasmas in einer Zerstäubungsvorrichtung weniger groß, sodass das Risiko, dass keine normale Depositionsbehandlung durchgeführt werden kann, höher ist. Deshalb beträgt die Depositionsleistung vorzugsweise 5% oder (mehr) der maximalen Leistung, die in der Zerstäubungsvorrichtung angelegt werden kann. Bei der Planung einer Reduktion der Depositionsleistung kann ein Anwender einen optimalen Leistungswert in Entsprechung zu der Leistung der Zerstäubungsvorrichtung oder der Dicke des Oxidhalbleiterfilms 103 wählen, sodass die Deposition normal durchgeführt werden kann, solange der Herstellungsprozess des Transistors 110 (die Zykluszeit) nicht wesentlich durch die Depositionszeit beeinflusst wird.
  • Der spezifische Wert des Depositionsdrucks liegt bei 0,4 Pa oder höher, vorzugsweise bei 1,0 Pa oder höher, noch besser bei 2,0 Pa oder höher und noch besser bei 5,0 Pa oder höher. Wenn jedoch der Depositionsdruck erhöht wird, neigt die Qualität des zu deponierenden Films zu einer Verschlechterung (d. h. der Film ist spärlich). Deshalb liegt der Depositionsdruck vorzugsweise bei 100 Pa oder niedriger. Bei der Planung einer Erhöhung des Depositionsdrucks kann ein Andwender einen optimalen Druckwert in Entsprechung zu den für den Oxidhalbleiterfilm 103 erforderlichen Eigenschaften (z. B. die Feldeffektmobilität oder ähnliches) wählen.
  • Der spezifische Wert der T-S-Distanz beträgt 30 mm oder mehr, vorzugsweise 50 mm oder mehr, noch besser 100 mm oder mehr und noch besser 300 mm oder mehr. Wenn die T-S-Distanz extrem vergrößert wird, wird die Depositionsrate des Oxidhalbleiterfilms 103 vermindert. Deshalb beträgt die T-S-Distanz vorzugsweise 500 mm oder weniger. Bei der Planung einer Vergrößerung der T-S-Distanz kann ein Anwender eine optimale T-S-Distanz wählen, solange der Herstellungsprozess des Transistors 110 (Zykluszeit) nicht wesentlich durch die Depositionszeit beeinflusst wird.
  • Um den Aufprall eines Partikels für die Ausbildung des Oxidhalbleiterfilms 103, der mit dem Gate-Isolationsfilm 102 kollidiert, zu reduzieren, kann der Oxidhalbleiterfilm 103 in einem Zustand deponiert werden, in dem eine oder mehrere Bedingungen der Depositionsleistung, des Depositionsdrucks und der T-S-Distanz in dem oben genannten Bereich gesetzt werden.
  • Wenn eine Zerstäubungsvorrichtung des Magnetron-Typs verwendet wird, in der ein Ziel und ein Substrat, über dem ein Film deponiert werden soll, im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet werden (die Vorrichtung wird auch einfach als Magnetron-Zerstäubungsvorrichtung bezeichnet), kollidieren neben einem Partikel für die Ausbildung des Oxidhalbleiterfilms 103 auch ein Plasma, ein sekundäres Elektron oder ähnliches mit dem Gate-Isolationsfilm 102, sodass die Wahrscheinlichkeit des Eintretens eines in dem Gate-Isolationsfilm 102 enthaltenen Elements in den Oxidhalbleiterfilm 103 größer ist. Als Zerstäubungsvorrichtung für das Deponieren des Oxidhalbleiterfilms 103 kann also eine Zerstäubungsvorrichtung mit gegenüberliegenden Zielen (auch als Mirrortron-Zerstäubungsvorrichtung bezeichnet) verwendet werden. In dieser Vorrichtung werden zwei Ziele einander gegenüberliegend angeordnet und wird ein Substrat, über dem ein Film deponiert werden soll, in einem anderen Teil als einem zwischen den zwei Zielen eingeschlossenen Raum derart angeordnet, dass es allgemein parallel zu den Zielen ist. Dann wird ein hochdichtes Plasma zwischen den zwei einander gegenüberliegenden Zielen erzeugt und werden Oberflächen der Ziele (die für die Deposition des Oxidhalbleiterfilms 103 verwendet werden) durch das Plasma zerstäubt, wodurch der Oxidhalbleiterfilm 103 über dem Substrat deponiert wird. Das Substrat, auf dem der Film deponiert werden soll, wird also nicht (oder kaum) direkt dem Plasma oder einem sekundären Elektron ausgesetzt.
  • Und wenn der Oxidhalbleiterfilm 103 durch eine Zerstäubung in einer Edelgasatmosphäre deponiert wird, kann Helium anstelle von Argon verwendet werden. Wenn Helium verwendet wird, dessen Atomgewicht kleiner als das von Argon ist, kann der Aufprall eines Partikels für die Ausbildung des Oxidhalbleiterfilms 103, der mit dem Gate-Isolationsfilm 102 kollidiert, reduziert werden. Und nachdem ein Teil des Oxidhalbleiterfilms 103 in der Nachbarschaft zu der Schnittfläche mit dem Gate-Isolationsfilm 102 in einer Heliumatmosphäre deponiert wurde, wird die Atmosphäre in der Depositionskammer zu einer Argonatmosphäre geändert, wodurch die Depositionsrate des Oxidhalbleiterfilms 103 erhöht werden kann.
  • Alternativ hierzu kann der Oxidhalbleiterfilm 103 durch ein Verfahren deponiert werden, bei dem der Aufprall auf dem Gate-Isolationsfilm 102 klein ist, etwa durch ein Atomschicht-Depositionsverfahren (ALD), ein Verdampfungsverfahren oder ein Beschichtungsverfahren.
  • Wie zuvor beschrieben, wird der Oxidhalbleiterfilm 103 unter der Bedingung deponiert, dass der Aufprall eines Partikels für die Ausbildung des Oxidhalbleiterfilms 103, der mit dem Gate-Isolationsfilm 102 kollidiert, reduziert wird, sodass in dem Oxidhalbleiterfilm 103 der Bereich 103a, wo die Konzentration von Silicium von einer Schnittfläche mit dem Gate-Isolationsfilm 102 zu dem Inneren des Oxidhalbleitefilms 103 hin kleiner oder gleich 1,0 Atomprozent ist, und der Bereich 103b, wo das Silicium geringer als in dem Bereich 103a ist, gebildet werden. Dabei ist der Bereich 103b ein anderer Bereich in dem Oxidhalbleiterfilm 103 als der Bereich 103a. Weiterhin ist die Konzentration von Silicium in dem Bereich 103a vorzugsweise kleiner oder gleich 0,1 Atomprozent.
  • Wenn der Oxidhalbleiterfilm 103 derart deponiert wird, kann auch das Eintreten von Verunreinigungen wie etwa in dem Gate-Isolationsfilm 102 enthaltenem Kohlenstoff in den Oxidhalbleiterfilm 103 reduziert werden. Deshalb ist die Konzentration von Kohlenstoff in dem Bereich 103a kleiner oder gleich 1,0 × 1020 Atome/cm3 und vorzugsweise kleiner oder gleich 1,0 × 1019 Atome/cm3.
  • Wie oben beschrieben wird die Menge von Verunreinigungen wie etwa Silicium, die in den Bereich 103a des Oxidhalbleiterfilms 103 eintreten, reduziert, sodass eine Verminderung des Ein-Zustand-Stroms in dem Transistor 110 mit dem darin enthaltenen Oxidhalbleiterfilm 103 unterdrückt werden kann.
  • Und wenn der Oxidhalbleiterfilm 103 unter der Bedingung deponiert wird, dass der Aufprall eines Partikels für die Ausbildung des Oxidhalbleiterfilms 103, der mit dem Gate-Isolationsfilm 102 kollidiert, reduziert wird, kann das Eintreten des Bestandselements des Oxidhalbleiterfilms 103 in den Gate-Isolationsfilm 102 unterdrückt werden. Es kann also das Eintreten des Bestandselements mit einer hohen Leitfähigkeit wie etwa eines Metallelements des Oxidhalbleiterfilms 103 in den Gate-Isolationsfilm 102 unterdrückt werden, sodass entsprechend eine Reduktion des Widerstandswerts des Gate-Isolationsfilms 102 unterdrückt werden kann.
  • Nachdem der Oxidhalbleiterfilm 103 deponiert wurde, kann eine Wärmebehandlung auf dem Oxidhalbleiterfilm 103 durchgeführt werden. Die Temperatur der Wärmebehandlung ist größer oder gleich 300°C und kleiner oder gleich 700°C oder kleiner als der Belastungspunkt des Substrats. Wenn die Wärmebehandlung durchgeführt wird, kann überschüssiger Wasserstoff (einschließlich von Wasser und einer Hydroxygruppe) entfernt werden.
  • Die Wärmebehandlung kann derart durchgeführt werden, dass zum Beispiel ein zu verarbeitendes Objekt in einen elektrischen Ofen, in dem ein Widerstandsheizer oder ähnliches verwendet wird, eingeführt wird und in einer Stickstoffatmosphäre eine Stunde lang bei 450°C erhitzt wird. Während der Wärmebehandlung wird der Oxidhalbleiterfilm 103 nicht der Luft ausgesetzt, um das Eintreten von Wasser und Wasserstoff zu verhindern.
  • Die Wärmebehandlungsvorrichtung ist nicht auf den elektrischen Ofen beschränkt und kann eine Vorrichtung zum Heizen eines Objekts mittels einer Wärmestrahlung oder einer Wärmeleitung von einem Medium wie etwa einem erhitzten Gas sein. Zum Beispiel kann eine RTA-Vorrichtung für eine schnelle thermische Bearbeitung, eine GRTA-Vorrichtung für eine schnelle thermische Bearbeitung mittels eines Gases oder eine LRTA-Vorrichtung für eine schnelle thermische Bearbeitung unter Verwendung einer Lampe verwendet werden. Eine LRTA-Vorrichtung ist eine Vorrichtung zum Heizen eines Objekts, das durch die Bestrahlung mit Licht (einer elektromagnetischen Welle) aus einer Lampe wie etwa einer Halogenlampe, einer Metallhalidlampe, einer Xenonbogenlampe, einer Carbonbogenlampe, einer Hochdrucksodiumlampe oder einer Hochdruckquecksilberlampe zu verarbeiten ist. Eine GRTA-Vorrichtung ist eine Vorrichtung zum Durchführen einer Wärmebehandlung unter Verwendung eines Gas, das eine hohe Temperatur aufweist. Als das Gas kann ein Edelgas, das nicht mit einem durch eine Wärmebehandlung zu verarbeitenden Objekt reagiert, wie etwa Stickstoff oder ein Edelgas wie etwa Argon verwendet werden.
  • Zum Beispiel kann als die Wärmebehandlung der GRTA-Prozess wie folgt durchgeführt werden. Das Objekt wird in eine erhitzte Edelgasatmosphäre gesetzt, einige Minuten lang erhitzt und dann aus der Edelgasatmosphäre genommen. Der GRTA-Prozess ermöglicht eine Wärmebehandlung mit einer hohen Temperatur innerhalb einer kurzen Zeit. Weiterhin kann der GRTA-Prozess auch dann verwendet werden, wenn die Temperatur den oberen Temperaturgrenzwert für das Objekt überschreitet.
  • Es ist zu beachten, dass während des Prozesses von dem Edelgas zu einem sauerstoffhaltigen Gas gewechselt werden kann.
  • Es ist zu beachten, dass als die Edelgasatmosphäre vorzugsweise eine Atmosphäre, die Stickstoff oder ein Edelgas (z. B. Helium, Neon oder Argon) als Hauptkomponente und kein Wasser, keinen Wasserstoff oder ähnliches enthält, verwendet wird. Zum Beispiel ist die Reinheit des Stickstoffs oder eines Edelgases wie etwa Helium, Neon oder Argon, der bzw. das in eine Wärmebehandlungsvorrichtung eingeführt wird, größer oder gleich 6 N (99,9999%) und vorzugsweise größer oder gleich 7 N (99,99999%) (d. h. die Konzentration der Verunreinigungen ist kleiner oder gleich 1 ppm und vorzugsweise kleiner oder gleich 0,1 ppm).
  • Und nachdem der Oxidhalbleiterfilm 103 durch die Wärmebehandlung erhitzt wurde, kann ein hochreines Sauerstoffgas, ein Dinitrogenmonoxidgas, ein hochreines Dinitrogenmonoxidgas oder ultratrockene Luft (mit einem Feuchtigkeitsgehalt von kleiner oder gleich 20 ppm (–55°C bei einer Umwandlung zu einem Taupunkt), vorzugsweise kleiner oder gleich 1 ppm oder noch besser kleiner oder gleich 10 ppb, wenn die Messung unter Verwendung eines Taupunktmessers eines Cavity-Ring-Down-Laser-Spektroskopie(CRDS)-Systems durchgeführt wird) in den Ofen eingeführt werden. Vorzugsweise sind kein Wasser, kein Wasserstoff oder ähnliches in dem Sauerstoffgas oder dem Dinitrogenmonoxidgas enthalten. Alternativ hierzu ist die Reinheit des Sauerstoffgases oder des Dinitrogenmonoxidgases, das in die Wärmebehandlungsvorrichtung eingeführt wird, vorzugsweise größer oder gleich 6 N und noch besser größer oder gleich 7 N (d. h. die Verunreinigungskonzentration in dem Sauerstoffgas oder dem Dinitrogenmonoxidgas ist vorzugsweise kleiner oder gleich 1 ppm und noch besser kleiner oder gleich 0,1 ppm).
  • Wegen des Sauerstoffgases oder des Dinitrogenmonoxidgases wird Sauerstoff, der eine Hauptkomponente des Oxidhalbleiters ist und während der Wärmebehandlung reduziert wurde, zugeführt, sodass der Oxidhalbleiterfilm ein hochreiner Oxidhalbleiterfilm vom elektrischen i-Typ (intrinsisch) sein kann.
  • Es wird hier ein Fall beschrieben, in dem die Wärmebehandlung durchgeführt wird, bevor der Oxidhalbleiterfilm zu einer Inselform verarbeitet wird, wobei die vorliegende Erfindung jedoch nicht darauf beschränkt ist. Die Wärmebehandlung kann auch durchgeführt werden, nachdem der Oxidhalbleiterfilm zu einer Inselform verarbeitet wurde.
  • Dann wird der Oxidhalbleiterfilm 103 vorzugsweise mittels eines Photolithographieschritts (siehe 4C) zu einem inselförmigen Oxidhalbleiterfilm 103 verarbeitet. Eine Resistmaske, die für die Ausbildung des inselförmigen Oxidhalbleiterfilms 103 verwendet wird, kann durch ein Tintenstrahlverfahren ausgebildet werden. Für die Ausbildung der Resistmaske durch ein Tintenstrahlverfahren ist keine Photomaske erforderlich, wodurch die Herstellungskosten reduziert werden können. Es ist zu beachten, dass das Ätzen des Oxidhalbleiterfilms 103 ein Trockenätzen und/oder ein Nassätzen sein kann.
  • Wie in 4C gezeigt, weist ein Endteil des Oxidhalbleiterfilms 103 vorzugsweise einen Verjüngungswinkel von 20° bis 50° auf. Wenn der Oxidhalbleiterfilm 103 einen senkrechten Endteil aufweist, wird einfach Sauerstoff von dem Oxidhalbleiterfilm 103 freigesetzt. Wenn der Oxidhalbleiterfilm 103 einen sich verjüngenden Endteil aufweist, wird die Erzeugung von Sauerstoffleerstellen unterdrückt, sodass eine Erzeugung eines Leckstroms des Transistors 103 reduziert werden kann.
  • Dann wird ein leitender Film für eine Source-Elektrode und eine Drain-Elektrode (sowie für eine Verdrahtung in derselben Schicht wie die Gate-Elektrode) über dem Oxidhalbleiterfilm 103 ausgebildet. Als der leitende Film für die Source-Elektrode und die Drain-Elektrode kann zum Beispiel ein Metallfilm mit einem Element, das aus der Aluminium, Chrom, Kupfer, Tantal, Titan, Molybdän und Wolfram umfassenden Gruppe ausgewählt ist, oder ein Metallnitridfilm mit einem der oben genannten Elemente als einer Komponente (z. B. ein Titannitridfilm, ein Molybdännitridfilm oder ein Wolframnitridfilm) verwendet werden. Alternativ hierzu kann der leitende Film einen Aufbau aufweisen, in dem ein Film aus einem Metall mit einem hohen Schmelzpunkt wie etwa Titan, Molybdän oder Wolfram oder ein Nitridfilm eines dieser Metalle (ein Titannitridfilm, ein Molybdännitridfilm oder ein Wolframnitridfilm) auf der unteren und/oder der oberen Fläche eines Metallfilms aus Aluminium, Kupfer oder ähnlichem gestapelt wird. Weiterhin kann der leitende Film für die Source-Elektrode und die Drain-Elektrode unter Verwendung eines leitenden Metalloxids ausgebildet werden. Als das leitende Metalloxid können Indiumoxid (In2O3), Zinnoxid (SnO2), Zinkoxid (ZnO), Indiumzinnoxid (In2O3-SnO2, das auch als ITO abgekürzt wird) oder Indiumzinkoxid (In2O3-ZnO) verwendet werden. Der leitende Film für die Source-Elektrode und die Drain-Elektrode kann unter Verwendung eines beliebigen der oben genannten Materialien in einer einzelnen Schicht oder einem gestapelten Aufbau ausgebildet werden. Es werden hier keine besonderen Beschränkungen hinsichtlich des Verfahrens zum Ausbilden des leitenden Films vorgegeben, wobei verschiedene Filmausbildungsverfahren wie etwa ein Verdampfungsverfahren, ein CVD-Verfahren, ein Zerstäubungsverfahren oder ein Aufschleuderbeschichtungsverfahren verwendet werden können.
  • Eine Resistmaske wird über dem leitenden Film mittels eines Photolithographieschritts ausgebildet, wobei dann ein selektives Ätzen derart durchgeführt wird, dass die Source-Elektrode 105a und die Drain-Elektrode 105b ausgebildet werden, wobei dann die Resistmaske entfernt wird (siehe 4D). Für die Belichtung zum Ausbilden der Resistmaske in dem Photolithographieschritt wird vorzugsweise ultraviolettes Licht, ein KrF-Laser oder ein ArF-Laser verwendet. In diesem Schritt wird die Kanallänge L eines in einem späteren Schritt fertiggestellten Transistors durch die Distanz zwischen einem unteren Ende der Source-Elektrode 105a und einem unteren Ende der Drain-Elektrode 105b bestimmt, die über dem Oxidhalbleiterfilm 103 zueinander benachbart sind. Wenn die Belichtung für eine Kanallänge L von weniger als 25 nm durchgeführt wird, kann die Belichtung zum Ausbilden der Resistmaske in dem Photolithographieschritt unter Verwendung eines extremen ultravioletten Lichts mit einer extrem kurzen Wellenlänge von zum Beispiel einigen Nanometern bis zu einigen zehn Nanometern durchgeführt werden. Bei der Belichtung durch das extreme ultraviolette Licht ist die Auflösung hoch und ist die Fokustiefe groß. Deshalb kann die Kanallänge L des später ausgebildeten Transistors reduziert werden, wodurch die Betriebsgeschwindigkeit einer Schaltung erhöht werden kann.
  • Um die in einem Photolithographieschritt verwendete Anzahl von Photomasken und die Anzahl von Photolithographieschritten zu reduzieren, kann ein Ätzschritt unter Verwendung einer Multitonmaske durchgeführt werden, die eine Belichtungsmaske ist, durch die Licht mit einer Vielzahl von Intensitäten durchgelassen wird. Eine unter Verwendung der Multitonmaske ausgebildete Resistmaske weist eine Vielzahl von Dicken auf und kann durch Ätzen in ihrer Form verändert werden, sodass die Resistmaske in einer Vielzahl von Ätzschritten für die Verarbeitung zu verschiedenen Mustern verwendet werden kann. Deshalb kann eine Resistmaske in Entsprechung zu wenigstens zwei oder mehr Arten von verschiedenen Mustern unter Verwendung einer Multitonmaske ausgebildet werden. Es können also die Anzahl der Belichtungsmasken und die Anzahl der entsprechenden Photolithographieschritte reduziert werden, wodurch eine Vereinfachung eines Prozesses erzielt werden kann.
  • Vorzugsweise werden die Ätzbedingungen derart optimiert, dass der Oxidhalbleiterfilm 103 nicht geätzt und geteilt wird, wenn der leitende Film geätzt wird. Es ist jedoch schwierig, Ätzbedingungen zu erhalten, in denen nur der leitende Film geätzt wird und der Oxidhalbleiterfilm 103 überhaupt nicht geätzt wird. In einigen Fällen wird nur ein Teil des Oxidhalbleiterfilms 103, z. B. 5% bis 50% in der Dicke des Oxidhalbleiterfilms 103, geätzt, sodass der Oxidhalbleiterfilm 103 einen Vertiefungsteil aufweist, wenn der leitende Film geätzt wird.
  • Dann wird der Schutzisolationsfilm 109, der die Source-Elektrode 105a und die Drain-Elektrode 105b bedeckt und in Kontakt mit einem Teil des Oxidhalbleiterfilms 103 ist, ausgebildet (siehe 4E). Der Schutzisolationsfilm 109 kann unter Verwendung eines anorganischen Isolationsfilms wie etwa einer einzelnen Schicht oder einer gestapelten Schicht aus beliebigen Oxidisolationsfilmen wie etwa einem Siliciumoxidfilm, einem Siliciumoxynitridfilm, einem Aluminiumoxidfilm, einem Aluminiumoxynitridfilm, einem Galliumoxidfilm oder einem Hafniumoxidfilm ausgebildet werden. Über dem oben genannten Oxidisolationsfilm kann eine einzelne Schicht oder eine gestapelte Schicht aus beliebigen Nitridisolationsfilmen wie etwa einem Siliciumnitridfilm, einem Siliciumnitridoxidfilm, einem Aluminiumnitridfilm und einem Aluminiumnitridoxidfilm ausgebildet werden. Zum Beispiel werden ein Siliciumoxidfilm und ein Aluminiumoxidfilm nacheinander auf der Seite der Source-Elektrode 105a und der Drain-Elektrode 105b mittels eines Zerstäubungsverfahrens ausgebildet und gestapelt.
  • Es ist zu beachten, dass in diesem Prozess ein Isolationsfilm einschließlich von Siliciumoxid als der Schutzisolationsfilm 109 mittels eines Zerstäubungsverfahrens deponiert wird, wobei Silicium in den Oxidhalbleiterfilm 103 aufgenommen wird, sodass der Bereich 103c in dem Oxidhalbleiterfilm 103 in der Nachbarschaft zu der Schnittfläche mit dem Schutzisolationsfilm 109 ausgebildet wird. Daraus resultiert, dass der in 2A und 2B gezeigte Transistor 120 ausgebildet werden kann. Dabei ist der Bereich 103c in dem Oxidhalbleiterfilm 103 ein Bereich, in dem die Konzentration von Silicium von der Schnittfläche mit dem Schutzfilm 109 zu dem Inneren des Oxidhalbleiterfilms 103 hin größer als 1,0 Atomprozent ist. Der Bereich 103c ist vorzugsweise in Kontakt mit dem Schutzisolationsfilm 109 vorgesehen und weist eine Dicke von kleiner oder gleich 5 nm auf.
  • Als der Schutzisolationsfilm 109 kann ein dem Gate-Isolationsfilm 102 ähnlicher Isolationsfilm verwendet werden. Um Silicium in den Oxidhalbleiterfilm 103 aufzunehmen, kann eine Mischung in der Nachbarschaft zu der Schnittfläche zwischen dem Oxidhalbleiterfilm 103 und dem Schutzisolationsfilm 109 erzeugt werden, sodass der Aufprall des in dem Schutzisolationsfilm 109 enthaltenen Siliciums, das mit dem Oxidhalbleiterfilm 103 kollidiert, erhöht werden kann. Zum Beispiel wird in einem anwendbaren Verfahren die Leistung zum Deponieren des Schutzisolationsfilms 109 vergrößert, wird der Druck zum Deponieren des Schutzisolationsfilms 109 vermindert und wird die T-S-Distanz reduziert.
  • Wie oben beschrieben wird in dem Bereich 103c in Entsprechung zu einem Rückkanal des Oxidhalbleiterfilms 103 die Menge von Verunreinigungen wie etwa Silicium vergrößert, um den Widerstand zu erhöhen, sodass der Aus-Zustand-Strom des Transistors 120 vermindert werden kann. Weiterhin wird wie bei dem Transistor 110 die Menge von Verunreinigungen wie etwa Silicium, das in den Bereich 103a des Oxidhalbleiterfilms 103 eintritt, reduziert, sodass eine Verminderung des Ein-Zustand-Stroms des Transistors 120 mit dem darin enthaltenen Oxidhalbleiterfilm 103 unterdrückt werden kann.
  • Nach den vorstehend beschriebenen Schritten sind das Herstellungsverfahren für den Transistor 110 und dasjenige für den Transistor 120 einander ähnlich.
  • Nachdem der Schutzisolationsfilm 109 ausgebildet wurde, wird vorzugsweise eine Wärmebehandlung auf dem Oxidhalbleiterfilm 103 durchgeführt. Die Temperatur der Wärmebehandlung ist größer oder gleich 300°C und kleiner oder gleich 700°C oder niedriger als der Belastungspunkt des Substrats.
  • Die Wärmebehandlung kann in einer Atmosphäre aus Stickstoff, Sauerstoff, ultratrockener Luft (mit einem Feuchtigkeitsgehalt von kleiner oder gleich 20 ppm, vorzugsweise kleiner oder gleich 1 ppm und noch besser kleiner oder gleich 10 ppb) oder einem Edelgas (wie etwa Argon oder Helium) durchgeführt werden. Vorzugsweise ist kein Wasser, kein Wasserstoff oder ähnliches in der Atmosphäre aus Stickstoff, Sauerstoff, ultratrockener Luft, einem Edelgas oder ähnlichem enthalten. Und vorzugsweise ist die Reinheit des Stickstoffs, Sauerstoffs oder Edelgases, der bzw. das in eine Wärmebehandlungsvorrichtung eingeführt wird, größer oder gleich 6 N (99,9999%) und noch besser größer oder gleich 7 N (99,99999%) (d. h. die Konzentration der Verunreinigungen ist kleiner oder gleich 1 ppm und vorzugsweise kleiner oder gleich 0,1 ppm).
  • Wenn die Wärmebehandlung nach der Ausbildung des Oxidhalbleiterfilms durchgeführt wird, kann der Sauerstoff, der eines der Hauptkomponentenmaterialien in dem Oxidhalbleiter ist, reduziert werden. Während der Wärmebehandlung in diesem Schritt kann jedoch Sauerstoff zu dem Oxidhalbleiterfilm 103 von dem Gate-Isolationsfilm 102 zugeführt werden, der unter Verwendung von einem oxidierten Material mit darin enthaltenem Silicium ausgebildet ist, sodass Sauerstoffleerstellen in dem Oxidhalbleiterfilm 103 gefüllt werden können.
  • Indem die Wärmebehandlung wie oben beschrieben durchgeführt wird, kann der Oxidhalbleiterfilm 103 hoch gereinigt werden, sodass möglichst keine Verunreinigungen außer den Hauptkomponenten enthalten sind. Außerdem enthält der hochgereinigte Oxidhalbleiterfilm 103 extrem wenige (beinahe null) Träger, die von einem Donor abgeleitet sind, wobei die Trägerkonzentration kleiner als 1 × 1014/cm3, vorzugsweise kleiner als 1 × 1012/cm3 und noch besser kleiner als 1 × 1011/cm3 ist. Auf diese Weise kann der Oxidhalbleiterfilm 103, der ein i-Typ (intrinsischer) Oxidhalbleiter wird, ausgebildet werden.
  • Durch die vorstehend beschriebenen Schritte wird der Transistor 110 ausgebildet (siehe 4E). In dem Transistor 110 ist die in den Bereich 103a des Oxidhalbleiterfilms 103 aufgenommene Konzentration von Verunreinigungen wie etwa Silicium klein. Dadurch kann eine Verminderung des Ein-Zustand-Stroms des Transistors 110 unterdrückt werden.
  • Es kann ein Planarisierungs-Isolationsfilm über dem Transistor 110 ausgebildet werden. Für den Planarisierungs-Isolationsfilm können ein wärmebeständiges organisches Material wie etwa ein Acrylharz, ein Polyimidharz, ein Benzocyclobuten-basiertes Harz, ein Polyamidharz oder ein Epoxidharz verwendet werden. Neben derartigen organischen Materialien können auch ein Material mit einer niedrigen dielektrischen Konstante (low-k-Material), ein Siloxan-basiertes Harz, PSG (Phosphosilikatglas), BPSG (Borphosphosilikatglas) oder ähnliches verwendet werden. Es ist zu beachten, dass der Planarisierungs-Isolationsfilm ausgebildet werden kann, indem eine Vielzahl von Isolationsfilmen aus beliebigen dieser Materialien gestapelt werden.
  • <Herstellungsprozess für den Transistor 130>
  • Im Folgenden wird ein Beispiel für den Herstellungsprozess für den Transistor 130 von 3A und 3B mit Bezug auf 5A bis 5E beschrieben.
  • Zuerst werden über dem Substrat 100 die Gate-Elektrode 101, der Gate-Isolationsfilm 102 und der Oxidhalbleiterfilm 103 einschließlich des Bereichs 103a und des Bereichs 103b durch ähnliche Schritte (bis zu dem Schritt von 4C) wie für den Transistor 110 ausgebildet (siehe 5A). Für Details des Substrats 100, der Gate-Elektrode 101, des Gate-Isolationsfilms 102 und des Oxidhalbleiterfilms 103 wird auf die Beschreibung mit Bezug auf 4A bis 4C verwiesen.
  • Dann wird ein Isolationsfilm 107 für einen Kanalschutzfilm mit einer Dicke von größer oder gleich 5 nm und kleiner oder gleich 300 nm ausgebildet (siehe 5B). Als der Isolationsfilm 107 wird vorzugsweise ein anorganischer Isolationsfilm mit darin enthaltenem Sauerstoff verwendet. Zum Beispiel kann ein Isolationsfilm wie etwa ein Siliciumoxidfilm, ein Siliciumoxynitridfilm, ein Aluminiumoxidfilm, ein Aluminiumoxynitridfilm, ein Galliumoxidfilm oder ein Hafniumoxidfilm verwendet werden. Es werden hier keine besonderen Beschränkungen hinsichtlich des Verfahrens zum Ausbilden des Isolationsfilms 107 vorgegeben, wobei zum Beispiel ein Zerstäubungsverfahren, ein MBE-Verfahren, ein CVD-Verfahren, ein Pulslaserdepositionsverfahren, ein ALD-Verfahren oder ähnliches verwendet werden kann.
  • Dann wird eine Resistmaske über dem Isolationsfilm 107 durch einen Photolithographieschritt ausgebildet, wird der Kanalschutzfilm 108 durch Ätzen ausgebildet und wird anschließend die Resistmaske entfernt (siehe 5C). Es ist zu beachten, dass eine Resistmaske für das Ausbilden des Kanalschutzfilms 108 durch ein Tintenstrahlverfahren ausgebildet werden kann. Für die Ausbildung der Resistmaske mittels eines Tintenstrahlverfahrens ist keine Photomaske erforderlich, sodass die Herstellungskosten reduziert werden können. Das Ätzen des Kanalschutzfilms 108 kann unter Verwendung eines Nassätzens und/oder eines Trockenätzens durchgeführt werden.
  • Wie in 5C gezeigt, weist ein Endteil des Kanalschutzfilms 108 vorzugsweise einen Verjüngungswinkel größer oder gleich 10° und kleiner oder gleich 60° auf. Der Kanalschutzfilm 108 ist mit einer derartigen Form ausgebildet, damit die Feldkonzentration in der Nachbarschaft zu einem unteren Endteil des Kanalschutzfilms 108 reduziert werden kann.
  • Wie oben beschrieben, ist der Kanalschutzfilm 108 über und in Kontakt mit dem Oxidhalbleiterfilm 103 vorgesehen, sodass eine Beschädigung an der Rückkanalseite des Oxidhalbleiterfilms 103, die durch das Ätzen der Source-Elektrode 105a und der Drain-Elektrode 105b verursacht wird (d. h. eine Beschädigung, die durch ein Plasma oder ein Ätzmittel in dem Ätzschritt verursacht wird), verhindert werden kann. Dementsprechend kann eine Halbleitervorrichtung mit einem Oxidhalbleiter und stabilen elektrischen Eigenschaften vorgesehen werden.
  • Dann wird ein leitender Film für eine Source-Elektrode und eine Drain-Elektrode (sowie für eine Verdrahtung in derselben Schicht wie die Gate-Elektrode) über dem Kanalschutzfilm 108 und dem Oxidhalbleiterfilm 103 ausgebildet. Dann wird der leitende Film in einem Photolithographieschritt selektiv geätzt, sodass die Source-Elektrode 105a und die Drain-Elektrode 105b ausgebildet werden (siehe 5D). Dieser Schritt kann ähnlich wie der oben in 4D gezeigte Schritt durchgeführt werden, sodass hier für Details der Source-Elektrode 105a und der Drain-Elektrode 105b auf die Beschreibung mit Bezug auf 4D verwiesen wird.
  • Dann wird ein Schutzisolationsfilm 109 ausgebildet, um die Source-Elektrode 105a, die Drain-Elektrode 105b und den Kanalschutzfilm 108 zu bedecken (siehe 5E). Dieser Schritt kann in ähnlicher Weise durchgeführt werden wie der in 4E gezeigte Schritt, sodass hier für Details des Schutzisolationsfilms 109 auf die Beschreibung mit Bezug auf 4E verwiesen wird.
  • Wie oben beschrieben kann gemäß einer Ausführungsform der Erfindung in der Halbleitervorrichtung mit einem darin enthaltenen Oxidhalbleiterfilm die Konzentration von Verunreinigungen in der Nachbarschaft zu der Geformter-Film-Oberfläche reduziert werden. Weiterhin kann gemäß einer Ausführungsform der Erfindung eine Verminderung des Ein-Zustand-Stroms der Halbleitervorrichtung mit einem darin enthaltenen Oxidhalbleiter unterdrückt werden. Eine Halbleitervorrichtung mit dem darin enthaltenen Transistor kann also in ihren Betriebseigenschaften verbessert werden.
  • Außerdem kann gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ein Transistor mit einem darin enthaltenen Oxidhalbleiterfilm oder eine Halbleitervorrichtung mit dem darin enthaltenen Transistor in der Performanz verbessert werden.
  • Die für diese Ausführungsform beschriebenen Verfahren und Aufbauten können in geeigneter Weise mit einem der für die anderen Ausführungsformen beschriebenen Verfahren und Aufbauten kombiniert werden.
  • (Ausführungsform 2)
  • Eine Halbleitervorrichtung (auch als Anzeigevorrichtung bezeichnet) mit einer Anzeigefunktion kann unter Verwendung des beispielhaft in der Ausführungsform 1 beschriebenen Transistors hergestellt werden. Einige oder alle der Treiberschaltungen des Transistors können über einem Substrat mit dem daran ausgebildeten Bildpunktteil ausgebildet werden, sodass ein System-auf-Paneel erhalten werden kann.
  • In 9A ist ein Dichtungsglied 4005 um einen Bildpunktteil 4002 herum über einem ersten Substrat 4001 vorgesehen, wobei der Bildpunktteil 4002 unter Verwendung eines zweiten Substrats 4006 abgedichtet wird. In 9A sind eine Signalleitungs-Treiberschaltung 4003 und eine Abtastleitungs-Treiberschaltung 4004, die jeweils unter Verwendung eines Einkristall-Halbleiterfilms oder eines polykristallinen Halbleiterfilms über einem separat vorbereiteten Substrat ausgebildet sind, in einem Bereich montiert, der sich von dem durch das Dichtungsglied 4005 über dem ersten Substrat 4001 umgebenen Bereich unterscheidet. Weiterhin werden verschiedene Signale und Potentiale zu der Signalleitungs-Treiberschaltung 4003 und der separat dazu ausgebildeten Abtastleitungs-Treiberschaltung 4004 oder zu dem Bildpunktteil 4002 von flexiblen Leiterplatten (FPCs) 4018a und 4018b zugeführt.
  • In 9B und 9C ist das Dichtungsglied 4005 um den Bildpunktteil 4002 und die Abtastleitungs-Treiberschaltung 4004 herum vorgesehen, die über dem ersten Substrat 4001 vorgesehen sind. Das zweite Substrat 4006 ist über dem Bildpunktteil 4002 und der Abtastleitungs-Treiberschaltung 4004 vorgesehen. Folglich werden der Bildpunktteil 4002 und die Abtastleitungs-Treiberschaltung 4004 zusammen mit dem Anzeigeelement durch das erste Substrat 4001, das Dichtungsglied 4005 und das zweite Substrat 4006 abgedichtet. In 9B und 9C ist die Signalleitungs-Treiberschaltung 4003, die unter Verwendung eines Einkristall-Halbleiterfilms oder eines polykristallinen Halbleiterfilms über einem separat vorbereiteten Substrat ausgebildet ist, in einem Bereich montiert, der sich von dem durch das Dichtungsglied 4005 umgebenen Bereich über dem ersten Substrat 4001 unterscheidet. In 9B und 9C werden verschiedene Signale und Potentiale zu der separat ausgebildeten Signalleitungs-Treiberschaltung 4003, der Abtastleitungs-Treiberschaltung 4004 und dem Bildpunktteil 4002 von einer FPC 4018 zugeführt.
  • 9B und 9C zeigen jeweils ein Beispiel, in dem die Signalleitungs-Treiberschaltung 4003 separat ausgebildet und an dem ersten Substrat 4001 montiert wird, wobei die Erfindung jedoch nicht darauf beschränkt ist. Die Abtastleitungs-Treiberschaltung kann separat ausgebildet und dann montiert werden, oder es kann nur ein Teil der Signalleitungs-Treiberschaltung oder ein Teil der Abtastleitungs-Treiberschaltung separat ausgebildet und dann montiert werden.
  • Es ist zu beachten, dass hier keine besondere Beschränkung hinsichtlich des Verbindungsverfahrens für eine separat ausgebildete Treiberschaltung vorgegeben wird, wobei ein Chip-auf-Glas(COG)-Verfahren, ein Drahtbondingverfahren, ein automatisches Bandbonding(TAB)-Verfahren oder ähnliches verwendet werden kann. 9A zeigt ein Beispiel, in dem die Signalleitungs-Treiberschaltung 4003 und die Abtastleitungs-Treiberschaltung 4004 mittels eines COG-Verfahrens montiert werden. 9B zeigt ein Beispiel, in dem die Signalleitungs-Treiberschaltung 4003 mittels eines COG-Verfahrens montiert wird. 9C zeigt ein Beispiel, in dem die Signalleitungs-Treiberschaltung 4003 mittels eines TAB-Verfahrens montiert wird.
  • Außerdem enthält die Anzeigevorrichtung ein Paneel, in dem das Anzeigeelement abgedichtet ist, und ein Modul, in dem ein IC oder ähnliches einschließlich einer Steuereinrichtung an dem Paneel montiert ist.
  • Weiterhin umfasst die Anzeigevorrichtung auch die folgenden Module in ihrer Kategorie: ein Modul, mit dem ein Verbindungseinrichtung wie etwa eine FPC, ein TAB-Band oder ein TCP angebracht ist; ein Modul mit einem TAB-Band oder einem TCP, an dessen Spitze eine Leiterplatte vorgesehen ist; und ein Modul, in dem eine integrierte Schaltung (IC) direkt an einem Anzeigeelement mittels eines COG-Verfahrens montiert ist.
  • Der Bildpunktteil und die Abtastleitungs-Treiberschaltung über dem ersten Substrat enthalten eine Vielzahl von Transistoren, wobei der in der Ausführungsform 1 beschriebene Transistor verwendet werden kann.
  • Als das Anzeigeelement in der Anzeigevorrichtung kann ein Flüssigkristallelement (auch als Flüssigkristall-Anzeigeelement bezeichnet) oder ein Licht emittierendes Element (auch als Licht emittierendes Anzeigeelement bezeichnet) verwendet werden. Das Licht emittierende Element umfasst in seiner Kategorie ein Element, dessen Leuchtstärke durch einen Strom oder eine Spannung gesteuert wird, und umfasst insbesondere in seiner Kategorie ein anorganisches Elektrolumineszenz(EL)-Element, ein organisches EL-Element und ähnliches. Weiterhin kann ein Anzeigemedium, dessen Kontrast durch einen elektrischen Effekt verändert wird, wie etwa eine elektronische Tinte verwendet werden.
  • Ausführungsformen der Halbleitervorrichtung werden im Folgenden mit Bezug auf 10, 11 und 12 beschrieben. 10, 11 und 12 entsprechen jeweils Querschnittansichten entlang der Linie M-N von 9B.
  • Wie in 10, 11 und 12 gezeigt, umfasst die Halbleitervorrichtung eine Verbindungsanschlusselektrode 4015 und eine Anschlusselektrode 4016. Die Verbindungsanschlusselektrode 4015 und die Anschlusselektrode 4016 sind elektrisch mit einem Anschluss in der FPC 4018 über einen anisotropischen, leitenden Film 4019 verbunden.
  • Die Verbindungsanschlusselektrode 4015 ist auf demselben leitenden Film wie die erste Elektrodenschicht 4030 ausgebildet. Die Anschlusselektrode 4016 ist auf demselben leitenden Film wie die Source-Elektrode und die Drain-Elektrode der Transistoren 4010 und 4011 ausgebildet.
  • Weiterhin umfassen der Bildpunktteil 4002 und die Abtastleitungs-Treiberschaltung 4004 über dem ersten Substrat 4001 jeweils eine Vielzahl von Transistoren. 10, 11 und 12 zeigen jeweils den Transistor 4010 in dem Bildpunktteil 4002 und den Transistor 4011 in der Abtastleitungs-Treiberschaltung 4004.
  • In dieser Ausführungsform kann ein beliebiger der in der Ausführungsform 1 beschriebenen Transistoren für die Transistoren 4010 und 4011 verwendet werden. Eine Variation in den elektrischen Eigenschaften der Transistoren 4010 und 4011 wird unterdrückt, sodass die Transistoren 4010 und 4011 elektrisch stabil sind. Als die Halbleitervorrichtung der Ausführungsform von 10, 11 und 12 kann also eine sehr zuverlässige Halbleitervorrichtung vorgesehen werden.
  • Der Transistor 4011 in der Abtastleitungs-Treiberschaltung 4004 weist einen Aufbau auf, in dem eine zweite Gate-Elektrode über einem Isolationsfilm 4034 ausgebildet ist. Eine an der zweiten Gate-Elektrode angelegte Spannung wird gesteuert, wodurch die Schwellspannung des Transistors 4011 gesteuert werden kann.
  • Der Transistor 4010 in dem Bildpunktteil 4002 ist elektrisch mit einem Anzeigeelement verbunden, um ein Anzeigepaneel zu bilden. Verschiedene Anzeigeelemente können als das Anzeigeelement verwendet werden, solange damit eine Anzeige durchgeführt werden kann.
  • Ein Beispiel einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit einem Flüssigkristallelement als einem Anzeigeelement ist in 10 gezeigt. In 10 enthält ein Flüssigkristallelement 4013, das ein Anzeigeelement ist, eine erste Elektrodenschicht 4030, eine zweite Elektrodenschicht 4031 und eine Flüssigkristallschicht 4008. Es ist zu beachten, dass die Isolationsfilme 4032 und 4033, die als Ausrichtungsfilme funktionieren, derart vorgesehen sind, dass dazwischen die Flüssigkristallschicht 4008 angeordnet 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 derart gestapelt, dass dazwischen die Flüssigkristallschicht 4008 angeordnet ist.
  • Ein Abstandsglied 4035 ist ein säulenförmiges Abstandsglied, das durch ein selektives Ätzen eines Isolationsfilms erhalten wird und vorgesehen ist, um die Dicke (einen Zellenabstand) der Flüssigkristallschicht 4008 zu steuern. Alternativ hierzu kann ein kugelförmiges Abstandsglied verwendet werden.
  • Wenn ein Flüssigkristallelement als das Anzeigeelement verwendet wird, kann ein thermotropischer Flüssigkristall, ein niedermolekularer Flüssigkristall, ein hochmolekularer Flüssigkristall, ein Polymer-disperser Flüssigkristall, ein ferroelektrischer Flüssigkristall, ein anti-ferroelektrischer Flüssigkristall oder ähnliches verwendet werden. Ein derartiges Flüssigkristallmaterial weist eine cholesterische Phase, eine smektische Phase, eine kubische Phase, eine chiral-nematische Phase, eine isotropische Phase oder ähnliches in Abhängigkeit von einer Bedingung auf.
  • Alternativ hierzu kann ein Flüssigkristall verwendet werden, der eine blaue Phase aufweist, für die kein Ausrichtungsfilm erforderlich ist. Eine blaue Phase ist eine der Flüssigkristallphasen, die erzeugt wird, direkt bevor eine cholesterische Phase zu einer isotropischen Phase wechselt, während die Temperatur des cholesterischen Flüssigkristalls erhöht wird. Weil die blaue Phase nur in einem schmalen Temperaturbereich auftritt, wird eine Flüssigkristallzusammensetzung, in der mehrere Gewichtsprozent oder mehr eines chiralen Materials gemischt sind, für die Flüssigkristallschicht verwendet, um den Temperaturbereich zu verbessern. Die Flüssigkristallzusammensetzung, die einen Flüssigkristall mit einer blauen Phase und ein chirales Material enthält, weist eine kurze Antwortzeit von 1 ms oder weniger und eine optische Isotropie auf, was einen Ausrichtungsprozesses überflüssig macht und zu einer Reduktion der Sichtwinkelabhängigkeit beiträgt. Und weil kein Ausrichtungsfilm vorgesehen werden muss und auch eine Reibbehandlung erforderlich ist, kann eine durch die Reibbehandlung verursachte Beschädigung aufgrund einer elektrostatischen Entladung verhindert werden und können Defekte und Beschädigungen der Flüssigkristallanzeigevorrichtung während des Herstellungsprozesses reduziert werden. Deshalb kann die Produktivität der Flüssigkristallanzeigevorrichtung erhöht werden.
  • Der spezifische Widerstand des Flüssigkristallmaterials beträgt 1 × 109 Ω·cm oder mehr, vorzugsweise 1 × 1011 Ω·cm oder mehr und noch besser 1 × 1012 Ω·cm oder mehr. Der Wert des spezifischen Widerstands in dieser Beschreibung wird bei 20°C gemessen.
  • Die Größe des in der Flüssigkristallanzeigevorrichtung gebildeten Speicherkondensators wird unter Berücksichtigung des Leckstroms des Transistors in dem Bildpunktteil oder ähnlichem gesetzt, sodass eine Ladung für eine vorbestimmte Zeitperiode gehalten werden kann. Bei Verwendung des Transistors mit dem darin enthaltenen hochreinen Oxidhalbleiterfilm genügt es, einen Speicherkondensator mit einer Kapazität vorzusehen, die 1/3 oder weniger, vorzugsweise 1/5 oder weniger einer Flüssigkristallkapazität jedes Bildpunkts entspricht.
  • In dem in dieser Ausführungsform verwendeten Transistor, der den hochreinen Oxidhalbleiterfilm enthält, kann der Strom in einem Aus-Zustand (der Aus-Zustand-Strom) klein vorgesehen werden. Dementsprechend kann ein elektrisches Signal wie etwa ein Bildsignal für eine längere Zeitperiode in dem Bildpunkt gehalten werden und kann ein Schreibintervall in einem Ein-Zustand länger gesetzt werden. Deshalb kann die Frequenz einer Auffrischungsoperation reduziert werden, sodass der Stromverbrauch niedrig gehalten werden kann.
  • Außerdem kann der in dieser Ausführungsform verwendete Transistor mit dem darin enthaltenen hochreinen Halbleiterfilm eine relativ hohe Feldeffektmobilität aufweisen und deshalb mit einer hohen Geschwindigkeit betrieben werden. Deshalb kann, wenn der Transistor in einem Bildpunktteil einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung verwendet wird, ein Bild mit einer hohen Qualität vorgesehen werden. Und weil die Transistoren separat in einem Treiberschaltungsteil und einem Bildpunktteil über einem Substrat vorgesehen werden können, kann die Anzahl von Komponenten der Flüssigkristallanzeigevorrichtung reduziert werden.
  • Für die Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung kann ein verdreht-nematischer (TN) Modus, ein In-Ebene-Schaltung(IPS)-Modus, ein Streufeldschaltung(FFS)-Modus, ein axialsymmetrisch ausgerichteter Mikrozellen(ASM)-Modus, ein optisch kompensierter Doppelbrechungs(OCB)-Modus, ein ferroelektrischer Flüssigkristall(FLC)-Modus, ein antiferroelektrischer Flüssigkristall(AFLC)-Modus oder ähnliches verwendet werden.
  • Eine normalerweise schwarze Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung wie etwa eine durchlässige Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung mit einem Vertikalausrichtung(VA)-Modus ist zu bevorzugen. Der Vertikalausrichtungsmodus ist ein Verfahren zum Steuern der Ausrichtung von Flüssigkristallmolekülen eines Flüssigkristall-Anzeigepaneels, in dem Flüssigkristallmoleküle vertikal zu einer Paneeloberfläche ausgerichtet sind, wenn keine Spannung angelegt wird. Als Vertikalausrichtungsmodus kann zum Beispiel ein Mehrdomänen-Vertikalausrichtung(MVA)-Modus, ein gemusterter Vertikalausrichtung(PVA)-Modus, ein erweiterter Superansicht(ASV)-Modus oder ähnliches verwendet werden. Außerdem kann ein als Domänenmultiplikation oder Mehrdomänendesign bezeichnetes Verfahren verwendet werden, in dem ein Bildpunkt in einige Bereiche (Subbildpunkte) unterteilt ist und Moleküle in den entsprechenden Bereichen jeweils in verschiedenen Richtungen ausgerichtet sind.
  • In der Anzeigevorrichtung können eine schwarze Matrix (eine Lichtblockierungsschicht), ein optisches Glied (ein optisches Substrat) wie etwa ein Polarisationsglied, ein Retardationsglied oder ein Antireflexionsglied und ähnliches vorgesehen sein. Zum Beispiel kann eine zirkulare Polarisation unter Verwendung einer Polarisationssubstrats und eines Retardationssubstrats erhalten werden. Außerdem können eine Hintergrundbeleuchtung, eine Seitenbeleuchtung oder ähnliches als Lichtquelle verwendet werden.
  • Außerdem kann ein Zeitteilungs-Anzeigeverfahren (auch als Feld-sequentielles Treiberverfahren bezeichnet) mit einer Vielzahl von Licht emittierenden Dioden (LEDs) als Hintergrundbeleuchtung verwendet werden. Indem ein Feld-sequentielles Treiberverfahren verwendet wird, kann eine Farbanzeige ohne Verwendung eines Farbfilters durchgeführt werden.
  • Als Anzeigeverfahren in dem Bildpunktteil kann ein progressives Verfahren, ein Zeilensprungverfahren oder ähnliches verwendet werden. Weiterhin sind die in einem Bildpunkt gesteuerten Farbelemente bei einer Farbanzeige nicht auf die drei Farben R, G und B beschränkt (R, G und B entsprechen jeweils Rot, Grün und Blau). Zum Beispiel können R, G, B und W (W entspricht Weiß), R, G, B und eines oder mehrere von Gelb, Cyan, Magenta usw. verwendet werden. Weiterhin können die Größen von Anzeigebereichen zwischen entsprechenden Punkten von Farbelementen verschieden sein. Die Erfindung ist jedoch nicht auf eine Farbanzeigevorrichtung beschränkt und kann auch auf eine monochrome Anzeigevorrichtung angewendet werden.
  • Alternativ hierzu kann als das in der Anzeigevorrichtung enthaltene Anzeigeelement ein Licht emittierendes Element mit einer Elektrolumineszenz verwendet werden. Licht emittierende Elemente mit einer Elektrolumineszenz werden in Übereinstimmung damit klassifiziert, ob ein Licht emittierendes Material eine organische Verbindung oder eine anorganische Verbindung ist. Allgemein werden die ersteren als organische EL-Elemente bezeichnet und werden die letzteren als anorganische EL-Elemente bezeichnet.
  • In einem organischen EL-Element werden durch die Anlegung einer Spannung an einem Licht emittierenden Element Elektronen und Löcher separat von einem Paar von Elektroden in eine Schicht injiziert, die eine Licht emittierende organische Verbindung enthält, und fließt ein Strom. Die Träger (Elektronen und Löcher) werden rekombiniert, sodass die Licht emittierende organische Verbindung erregt wird. Die Licht emittierende organische Verbindung kehrt aus dem erregten Zustand zu einem Erdungszustand zurück und emittiert dabei Licht. Aufgrund dieses Mechanismus wird dieses Licht emittierende Element als ein Stromerregungs-Lichtemissionselement bezeichnet.
  • Die anorganischen EL-Elemente werden in Übereinstimmung mit ihren Elementaufbauten in anorganische EL-Elemente des Dispersionstyps und anorganische Dünnfilm-EL-Elemente unterteilt. Ein Transistor und ein Licht emittierendes Element werden über einem Substrat ausgebildet. Ein anorganisches EL-Element des Dispersionstyps weist eine Licht emittierende Schicht auf, in der Partikel eines Licht emittierenden Materials in einem Bindemittel dispergiert sind, wobei der Lichtemissionsmechanismus eine Lichtemission des Donor-Akzeptor-Rekombinationstyps ist, die einen Donorpegel und einen Akzeptorpegel verwendet. Ein anorganisches Dünnfilm-EL-Element weist einen Aufbau auf, in dem eine Licht emittierende Schicht zwischen dielektrischen Schichten eingeschlossen ist, die weiterhin zwischen Elektroden eingeschlossen sind, wobei der Lichtemissionsmechanismus eine lokalisierte Lichtemission ist, die einen Innenschalenelektronen-Übergang von Metallionen nutzt. Es wird hier ein Beispiel eines organischen EL-Elements als Licht emittierendes Element beschrieben.
  • Damit von dem Licht emittierenden Element emittiertes Licht extrahiert werden kann, sollte wenigstens eine aus einem Paar von Elektroden transparent sein. Das Licht emittierende Element kann einen oberen Emissionsaufbau, in dem eine Lichtemission durch die Fläche gegenüber dem Substrat extrahiert wird, einen unteren Emissionsaufbau, in dem Licht durch die Fläche auf der Substratseite extrahiert wird, oder einen dualen Emissionsaufbau, in dem eine Lichtemission durch die Fläche gegenüber dem Substrat und die Fläche auf der Substratseite extrahiert wird, aufweisen, wobei ein Lichtemissionselement mit einem beliebigen dieser Emissionsaufbauten verwendet werden kann.
  • Ein Beispiel für eine Licht emittierende Vorrichtung, die ein Licht emittierendes Element als ein Anzeigelement verwendet, ist in 11 gezeigt. Ein Licht emittierendes Element 4513, das ein Anzeigeelement ist, ist elektrisch mit dem Transistor 4010 in dem Bildpunktteil 4002 verbunden. Der Aufbau des Licht emittierenden Elements 4513 ist nicht auf den gezeigten gestapelten Schichtaufbau mit der ersten Elektrodenschicht 4030, einer elektrolumineszenten Schicht 4511 und der zweiten Elektrodenschicht 4031 beschränkt. Der Aufbau des Licht emittierenden Elements 4513 kann nach Bedarf in Abhängigkeit von der Richtung, in der Licht aus dem Licht emittierenden Element 4513 extrahiert wird, geändert werden.
  • Eine Trennwand 4510 kann unter Verwendung eines organischen Isolationsmaterials oder eines anorganischen Isolationsmaterials ausgebildet werden. Vorzugsweise wird die Trennwand 4510 insbesondere unter Verwendung eines lichtempfindlichen Materials mit einer Öffnung über der ersten Elektrodenschicht 4030 ausgebildet, sodass eine Seitenwand der Öffnung als eine geneigte Fläche mit einer kontinuierlichen Krümmung ausgebildet wird.
  • Die elektrolumineszente Schicht 4511 kann unter Verwendung einer einzelnen Schicht oder einer Vielzahl von gestapelten Schichten ausgebildet werden.
  • Ein Schutzfilm kann über der zweiten Elektrodenschicht 4031 und der Trennwand 4510 ausgebildet werden, um das Eindringen von Sauerstoff, Wasserstoff, Feuchtigkeit, Kohlendioxid oder ähnlichem in das Licht emittierende Element 4513 zu verhindern. Als der Schutzfilm kann ein Siliciumnitridfilm, ein Siliciumnitridoxidfilm, ein DLC-Film oder ähnliches ausgebildet werden. Außerdem wird in einem Raum, der durch das erste Substrat 4001, das zweite Substrat 4006 und das Dichtungsglied 4005 gebildet wird, ein Füller 4514 für eine Dichtung vorgesehen. Vorzugsweise wird ein Paneel mit einem Schutzfilm (wie etwa einem Laminatfilm oder einem durch ultraviolettes Licht aushärtbaren Harzfilm) oder einem Deckmaterial mit einer hohen Luftdichtigkeit und einer geringen Entgasung gepackt (gedichtet), sodass das Paneel nicht der Außenluft ausgesetzt wird.
  • Als der Füller 4514 kann ein durch ultraviolettes Licht aushärtbares Harz oder ein unter Wärme aushärtendes Harz sowie ein Edelgas wie etwa Stickstoff oder Argon verwendet werden. Beispiele für ein derartiges Harz sind Polyvinylchlorid (PVC), ein Acrylharz, ein Polyimidharz, ein Epoxidharz, ein Siliconharz, Polyvinylbutyral (PVB) und Ethylenvinylacetat (EVA). Zum Beispiel wird Stickstoff für den Füller verwendet.
  • Außerdem kann bei Bedarf ein optischer Film wie etwa eine Polarisationsplatte, eine kreisförmige Polarisationsplatte (oder eine elliptische Polarisationsplatte), eine Retardationsplatte (eine Viertelwellenplatte oder eine Halbwellenplatte) oder ein Farbfilter in Entsprechung zu einer Licht emittierenden Fläche des Licht emittierenden Elements vorgesehen werden. Weiterhin kann die Polarisationsplatte oder die kreisförmige Polarisationsplatte mit einem Antireflexionsfilm versehen werden. Zum Beispiel kann eine Entspiegelungsbehandlung, damit reflektiertes Licht durch Vorsprünge und Vertiefungen auf der Oberfläche gestreut werden kann und dadurch eine Spiegelung reduziert wird, durchgeführt werden.
  • Weiterhin kann ein elektronisches Papier, in dem eine elektronische Tinte betrieben wird, als Anzeigevorrichtung vorgesehen werden. Das elektronische Papier wird auch als eine elektrophoretische Anzeigevorrichtung (eine elektrophoretische Anzeige) bezeichnet und weist den Vorteil auf, dass es ebenso gut lesbar wie echtes Papier ist, einen niedrigeren Stromverbrauch aufweist als andere Anzeigevorrichtungen und dünn und leicht ausgebildet werden kann.
  • Eine elektrophoretische Anzeigevorrichtung kann verschiedene Modi aufweisen. Eine elektrophoretische Anzeigevorrichtung enthält eine Vielzahl von Mikrokapseln, die in einem Lösungsmittel oder einer Lösung dispergiert sind, wobei jede Mikrokapsel positiv geladene erste Partikel und negativ geladene zweite Partikel enthält. Wenn ein elektrisches Feld an den Mikrokapseln angelegt wird, bewegen sich die Mikrokapseln in zueinander entgegengesetzten Richtungen, wobei nur die Farbe der sich auf einer Seite versammelnden Partikel angezeigt wird. Es ist zu beachten, dass die ersten Partikel und die zweiten Partikel jeweils Pigmente enthalten und sich nicht ohne ein elektrisches Feld bewegen. Außerdem weisen die ersten Partikel und die zweiten Partikel unterschiedliche Farben auf (oder können auch farblos sein).
  • Eine elektrophoretische Anzeigevorrichtung ist also eine Anzeigevorrichtung, die einen so genannten dielektrophoretischen Effekt nutzt, mit den sich eine Substanz mit einer hohen dielektrischen Konstante zu einem hochelektrischen Feldbereich bewegt.
  • Eine Lösung, in der die oben genannten Mikrokapseln in einem Lösungsmittel dispergiert sind, wird als elektronische Tinte bezeichnet. Die elektronische Tinte kann auf eine Fläche aus Glas, Kunststoff, Textil, Papier oder ähnlichem gedruckt werden. Und indem Farbfilter oder Partikel mit einem Pigment verwendet werden, kann eine Farbanzeige erzielt werden.
  • Es ist zu beachten, dass die ersten Partikel und die zweiten Partikel in den Mikrokapseln beide aus dem gleichen Material ausgebildet sein können, das ein leitendes Material, ein isolierendes Material, ein Halbleitermaterial, ein Magnetmaterial, ein Flüssigkristallmaterial, ein ferroelektrisches Material, ein elektrolumineszentes Material, ein elektrochromes Material oder ein magnetophoretisches Material oder aber ein Verbundmaterial aus beliebigen der oben genannten Materialien sein kann.
  • Als elektronisches Papier kann eine Anzeigevorrichtung mit einem Twisting-Ball-Anzeigesystem verwendet werden. Unter einem Twisting-Ball-Anzeigesstem ist ein Verfahren zu verstehen, in dem kugelförmige Partikel, die jeweils schwarz und weiß gefärbt sind, zwischen einer ersten Elektrodenschicht und einer zweiten Elektrodenschicht angeordnet sind, wobei diese Elektrodenschichten für ein Anzeigeelement verwendet werden und eine Potentialdifferenz zwischen der ersten Elektrodenschicht und der zweiten Elektrodenschicht erzeugt wird, um die Ausrichtung der kugelförmigen Partikel zu steuern und auf diese Weise eine Anzeige vorzusehen.
  • 12 zeigt ein elektronisches Papier mit einer Aktivmatrix als einer Ausführungsform einer Halbleitervorrichtung. Das elektronische Papier von 12 ist ein Beispiel für eine Anzeigevorrichtung, die ein Twisting-Ball-Anzeigesystem verwendet.
  • Zwischen der ersten Elektrodenschicht 4030, die mit dem Transistor 4010 verbunden ist, und der zweiten Elektrodenschicht 4031, die auf dem zweiten Substrat 4006 vorgesehen ist, sind kugelförmige Partikeln 4613, die jeweils einen schwarzen Bereich 4615a, einen weißen Bereich 4615b und einen mit Flüssigkeit um den schwarzen Bereich 4615a und den weißen Bereich 4615b herum gefüllten Hohlraum aufweisen, vorgesehen. Ein Raum um die kugelförmigen Partikel 4613 herum ist mit einem Füller 4614 wie etwa einem Harz gefüllt. Die zweite Elektrodenschicht 4031 entspricht einer gemeinsamen Elektrode (Gegenelektrode). Die zweite Elektrodenschicht 4031 ist elektrisch mit einer gemeinsamen Potentialleitung verbunden.
  • Es ist zu beachten, dass in 10, 11 und 12 ein flexibles Substrat oder auch ein Glassubstrat für das erste Substrat 4001 und das zweite Substrat 4006 verwendet werden kann. Zum Beispiel kann ein für Licht durchlässiges Substrat oder ähnliches verwendet werden. Es kann ein Kunststoff, eine fiberglasverstärkte Kunststoffplatte (FRP), ein Polyvinylfluoridfilm (PVF), ein Polyesterfilm oder ein Acrylharzfilm verwendet werden. Außerdem kann eine Schicht mit einem Aufbau verwendet werden, in dem eine Aluminiumfolie zwischen PVF-Filmen oder Polyesterfilmen eingeschlossen ist.
  • Eine Isolationsschicht 4021 kann unter Verwendung eines anorganischen Isolationsmaterials oder eines organischen Isolationsmaterials ausgebildet werden. Es ist zu beachten, dass die unter Verwendung eines wärmebeständigen organischen Isolationsmaterials wie etwa eines Acrylharzes, eines Polyimidharzes, eines Benzocyclobutenharzes, eines Polyamidharzes oder eines Epoxidharzes ausgebildete Isolationsschicht 4021 vorzugsweise als ein Planarisierungs-Isolationsfilm verwendet wird. Neben derartigen organischen Isolationsmaterialien kann auch ein Material mit einer niedrigen dielektrischen Konstante (ein low-k-Material), ein Siloxan-basiertes Harz, ein Phosphosilikatglas (PSG), ein Borphosphosilikatglas (BPSG) oder ähnliches verwendet werden. Die Isolationsschicht kann durch das Stapeln einer Vielzahl von Isolationsfilmen aus diesen Materialien ausgebildet werden.
  • Es werden hier keine besonderen Beschränkungen hinsichtlich des Verfahrens zum Ausbilden der Isolationsschicht 4021 vorgegeben, wobei die Isolationsschicht je nach dem Material durch ein Zerstäubungsverfahren, ein Aufschleuderverfahren, ein Tropfverfahren, eine Sprühbeschichtung, ein Tröpfchenausstoßverfahren (z. B. ein Tintenstrahlverfahren oder ähnliches), ein Druckverfahren (z. B. ein Siebdrucken, Offsetdrucken oder ähnliches), eine Rollbeschichtung, eine Vorhangbeschichtung, eine Messerbeschichtung oder ähnliches ausgebildet werden kann.
  • Die Anzeigevorrichtung zeigt ein Bild an, indem sie Licht von einer Lichtquelle oder einem Anzeigeelement durchlässt. Deshalb weisen die Substrate und die Dünnfilme wie etwa die Isolationsfilme und leitenden Filme in dem Licht durchlassenden Bildpunktteil Licht durchlassende Eigenschaften in Bezug auf den Wellenlängenbereich des sichtbaren Lichts auf.
  • Die erste Elektrodenschicht 4030 und die zweite Elektrodenschicht 4031 (die jeweils als eine Bildpunkt-Elektrodenschicht, eine gemeinsame Elektrodenschicht, eine Gegenelektrodenschicht oder ähnliches bezeichnet werden können) zum Anlegen einer Spannung an dem Anzeigeelement können Licht durchlassende Eigenschaften oder Licht reflektierende Eigenschaften aufweisen, was von der Richtung der Lichtextraktion, der Position der Elektrodenschicht, dem Musteraufbau der Elektrodenschicht und ähnlichem abhängt.
  • Die erste Elektrodenschicht 4030 und die zweite Elektrodenschicht 4031 können unter Verwendung eines Licht durchlassenden, leitenden Materials wie etwa Indiumoxid mit Wolframoxid, Indiumzinkoxid mit Wolframoxid, Indiumoxid mit Titanoxid, Indiumzinnoxid mit Titanoxid, Indiumzinnoxid (nachfolgend als ITO bezeichnet), Indiumzinkoxid oder Indiumzinnoxid mit hinzugefügtem Siliciumoxid ausgebildet werden.
  • Die erste Elektrodenschicht 4030 und die zweite Elektrodenschicht 4031 können aus einer oder mehreren Arten von Materialien ausgebildet werden, die aus Metallen wie etwa Wolfram (W), Molybdän (Mo), Zirconium (Zr), Hafnium (Hf), Vanadium (V), Niob (Nb), Tantal (Ta), Chrom (Cr), Cobalt (Co), Nickel (Ni), Titan (Ti), Platin (Pt), Aluminium (Al), Kupfer (Cu) und Silber (Ag), Legierungen dieser Metalle und Nitriden dieser Metalle ausgewählt werden.
  • Eine leitende Zusammensetzung mit einem leitenden hohen Molekül (auch als leitendes Polymer bezeichnet) kann für die erste Elektrodenschicht 4030 und die zweite Elektrodenschicht (4031) verwendet werden. Als das leitende hohe Molekül kann ein so genanntes π-Elektronen-konjugiertes, leitendes Polymer verwendet werden. Beispiele hierfür sind Polyanilin oder ein Derivat davon, Polypyrrol oder ein Derivat davon, Polythiophen oder ein Derivat davon und ein Copolymer aus zwei oder mehr von Anilin, Pyrrol und Thiophen oder einem Derivat davon.
  • Weil der Transistor einfach durch statische Elektrizität oder ähnliches beschädigt wird, ist vorzugsweise eine Schutzschaltung zum Schützen der Treiberschaltung vorgesehen. Die Schutzschaltung wird vorzugsweise unter Verwendung eines nicht-linearen Elements ausgebildet.
  • Indem einer der für die Ausführungsform 1 beschriebenen Transistoren verwendet wird, kann eine Halbleitervorrichtung mit einer hohen Zuverlässigkeit vorgesehen werden. Es ist zu beachten, dass die für die Ausführungsform 1 beschriebenen Transistoren nicht nur auf Halbleitervorrichtungen mit Anzeigefunktionen wie oben beschrieben, sondern auch auf Halbleitervorrichtungen mit verschiedenen anderen Funktionen wie etwa eine Leistungsvorrichtung an einer Stromversorgungsschaltung, eine integrierte Halbleiterschaltung wie etwa einen LSI und eine Halbleitervorrichtung mit einer Bildsensorfunktion zum Lesen von Informationen eines Objekts angewendet werden kann.
  • Die für diese Ausführungsform beschriebenen Verfahren und Aufbauten können auch mit einem der für die anderen Ausführungsformen beschriebenen Verfahren und Aufbauten kombiniert werden.
  • (Ausführungsform 3)
  • Eine hier beschriebene Halbleitervorrichtung kann auf verschiedene elektronische Geräte (einschließlich von Spielgeräten) angewendet werden. Beispiele für elektronische Geräte sind ein Fernsehgerät (auch als Fernsehempfänger bezeichnet), ein Monitor für einen Computer oder ähnliches, eine Kamera wie etwa eine Digitalkamera oder eine digitale Videokamera, ein digitaler Bilderrahmen, ein Mobiltelefon (auch als Handy bezeichnet), ein tragbares Spielgerät, ein tragbares Informationsterminal, ein Audiowiedergabegerät, ein großes Spielgerät wie etwa ein Pachinko-Automat usw. Es werden hier Beispiele für elektronische Geräte beschrieben, die ein Flüssigkristall-Anzeigegerät enthalten.
  • 13A zeigt einen Laptop-PC, der einen Hauptkörper 3001, ein Gehäuse 3002, einen Anzeigeteil 3003, eine Tastatur 3004 usw. enthält. Wenn die Halbleitervorrichtung der Ausführungsform 1 oder 2 angewendet wird, kann der Laptop-PC eine hohe Zuverlässigkeit aufweisen.
  • 13B zeigt einen PDA mit einem Anzeigeteil 3023, einer externen Fläche 3025, einer Betätigungstaste 3024 usw. in dem Hauptkörper 3021. Ein Eingabestift 3022 ist als ein Zubehör für die Betätigung vorgesehen. Wenn die in der Ausführungsform 1 oder 2 beschriebene Halbleitervorrichtung angewendet wird, kann der tragbare PDA eine höhere Zuverlässigkeit aufweisen.
  • 13C zeigt ein Beispiel eines E-Book-Readers. Zum Beispiel umfasst ein E-Book-Reader 2700 zwei Gehäuse, nämlich ein Gehäuse 2701 und ein Gehäuse 2703. Das Gehäuse 2701 und das Gehäuse 2703 sind durch ein Scharnier 2711 miteinander gekoppelt, sodass der E-Book-Reader 2700 um die Achse des Scharniers 2711 geöffnet und geschlossen werden kann. Mit diesem Aufbau kann der E-Book-Reader 2700 wie ein Papierbuch verwendet werden.
  • Ein Anzeigeteil 2705 und ein Anzeigeteil 2707 sind jeweils in dem Gehäuse 2701 und dem Gehäuse 2703 integriert. Der Anzeigeteil 2705 und der Anzeigeteil 2707 können eines oder mehrere Bilder anzeigen. Wenn der Anzeigeteil 2705 und der Anzeigeteil 2707 verschiedene Bilder anzeigen, kann zum Beispiel ein Anzeigeteil auf der rechten Seite (der Anzeigeteil 2705 in 13C) einen Text anzeigen und kann ein Anzeigeteil auf der linken Seite (der Anzeigeteil 2707 in 13C) Bilder anzeigen. Wenn die in der Ausführungsform 1 oder 2 beschriebene Halbleitervorrichtung verwendet wird, kann der elektronische E-Book-Reader 2700 eine hohe Zuverlässigkeit aufweisen.
  • In 13C enthält das Gehäuse 2701 zum Beispiel einen Betätigungsteil und ähnliches. Zum Beispiel ist das Gehäuse 2701 mit einem Ein/Aus-Schalter 2721, Betätigungstasten 2723, einem Lautsprecher 2725 und ähnlichem versehen. Mit der Betätigungstaste 2723 kann zwischen Seiten geblättert werden. Es ist zu beachten, dass auch eine Tastatur, eine Zeigeeinrichtung oder ähnliches an der Oberfläche des Gehäuses, wo auch der Anzeigeteil vorgesehen ist, vorgesehen sein können. Weiterhin kann ein Anschluss für eine externe Verbindung (ein Kopfhöreranschluss, ein USB-Anschluss oder ähnliches), ein Aufzeichnungsmedium-Einsteckteil und ähnliches an der Rückfläche oder Seitenfläche des Gehäuses vorgesehen sein. Weiterhin kann der E-Book-Reader 2700 auch die Funktion eines elektronischen Wörterbuchs aufweisen.
  • Der E-Book-Reader 2700 kann eine Konfiguration zum drahtlosen Senden und Empfangen von Daten aufweisen. Über eine drahtlose Kommunikation können gewünschte Buchdaten oder ähnliches von einem elektronischen Buch-Server erworben und heruntergeladen werden.
  • 13D zeigt ein Smartphone, das ein Gehäuse 2800, eine Taste 2801, ein Mikrofon 2802, einen Anzeigeteil 2803 mit einem Berührungsbildschirm, einen Lautsprecher 2804 und eine Kameralinse 2805 umfasst und als ein Mobiltelefon funktioniert. Wenn die in der Ausführungsform 1 oder 2 beschriebene Halbleitervorrichtung angewendet wird, kann das Smartphone eine hohe Zuverlässigkeit aufweisen.
  • Die Anzeigerichtung des Anzeigeteils 2803 kann in Abhängigkeit von der Nutzungsweise geändert werden. Weil die Kameralinse 2805 in derselben Ebene wie der Anzeigeteil 2803 vorgesehen ist, ist eine Videotelefonie möglich. Der Lautsprecher 2804 und das Mikrofon 2802 können für Operationen wie etwa Videoanrufe, eine Klangaufzeichnung und eine Wiedergabe verwendet werden und sind nicht auf eine Sprachanruffunktion beschränkt.
  • Ein externer Verbindungsanschluss 2806 kann mit einem AC-Adapter und verschiedenen Typen von Kabeln wie etwa einem USB-Kabel verbunden werden, sodass ein Aufladen und eine Datenkommunikation mit einem PC möglich sind. Weiterhin kann eine große Datenmenge gespeichert und bewegt werden, indem ein Speichermedium in den externen Speicherschlitz (nicht gezeigt) eingesteckt wird.
  • Weiterhin können zusätzlich zu den oben genannten Funktionen eine Infrarotkommunikationsfunktion, eine Fernsehempfangsfunktion oder ähnliches vorgesehen sein.
  • 13E zeigt eine digitale Videokamera, die einen Hauptkörper 3051, einen Anzeigeteil A 3057, ein Okular 3053, einen Betätigungsschalter 3054, einen Anzeigeteil B 3055, eine Batterie 3056 usw. umfasst. Wenn die in der Ausführungsform 1 oder 2 beschriebene Halbleitervorrichtung angewendet wird, kann die digitale Videokamera eine hohe Zuverlässigkeit aufweisen.
  • 13F zeigt ein Beispiel für ein Fernsehgerät. In einem Fernsehgerät 9600 ist ein Anzeigeteil 9603 in einem Gehäuse 9601 integriert. Der Anzeigeteil 9603 kann Bilder anzeigen. Dabei wird das Gehäuse 9601 durch einen Ständer 9605 gehalten. Wenn die in der Ausführungsform 1 oder 2 beschriebene Halbleitervorrichtung angewendet wird, kann das Fernsehgerät 9600 eine hohe Zuverlässigkeit aufweisen.
  • Das Fernsehgerät 9600 kann über einen Betätigungsschalter des Gehäuses 9601 oder eine separate Fernbedienung bedient werden. Weiterhin kann die Fernbedienung mit einem Anzeigeteil zum Anzeigen von aus der Fernbedienung ausgegebenen Daten versehen sein.
  • Es ist zu beachten, dass das Fernsehgerät 9600 mit einem Empfänger, einem Modem und ähnlichem versehen ist. Unter Verwendung des Empfängers kann ein Fernsehsignal empfangen werden. Und wenn die Anzeigevorrichtung mit einem Kommunikationsnetzwerk drahtgebunden oder drahtlos über das Modem verbunden ist, kann eine unidirektionale (von einem Sender zu einem Empfänger) oder eine bidirektionale (zwischen einem Sender und einem Empfänger oder zwischen Empfängern) Informationskommunikation durchgeführt werden.
  • Die in dieser Ausführungsform beschriebenen Verfahren und Aufbauten können auch mit beliebigen der in den anderen Ausführungsformen beschriebenen Verfahren und Aufbauten kombiniert werden.
  • [Beispiel 1]
  • In diesem Beispiel werden die Ergebnisse einer SIMS-Messung der Konzentration von Silicium in einem Oxidziel beschrieben.
  • Zuerst werden in diesem Beispiel verwendete Oxidziele beschrieben.
  • Als Probe A wurde ein In-Ga-Zn-basiertes Oxidziel (Atomverhältnis: In:Ga:Zn = 2:1:3) verwendet. Als Probe B wurde ein In-Ga-Zn-basiertes Oxidziel (Atomverhältnis: In:Ga:Zn = 3:1:2) verwendet. Als Probe C wurde ein In-Sn-Zn-basiertes Oxid (Atomverhältnis: In:Sn:Zn = 2:1:3) verwendet. Außerdem wurde als Standardprobe D ein In-Ga-Zn-basiertes Oxidziel (Atomverhältnis: In:Ga:Zn = 1:1:1), zu dem Silicium zugesetzt wurde, verwendet.
  • Die SIMS-Messung wurde auf der Probe A, der Probe B, der Probe C und der Standardprobe D durchgeführt, sodass die Konzentration des in jeder Probe enthaltenen Siliciums gemessen wurde.
  • 14 zeigt die Ergebnisse der SIMS-Messung der Proben A bis C und der Standardprobe D.
  • Wie in 14 gezeigt, liegt die Konzentration von Silicium in der Probe A bei 4 × 1018 Atome/cm3, liegt die Konzentration von Silicium in der Probe B bei 3 × 1017 Atome/cm3, liegt die Konzentration von Silicium in der Probe C bei 2 × 1017 Atome/cm3 und liegt die Konzentration von Silicium in der Standardprobe D bei 2 × 1018 Atome/cm3. Es ist zu beachten, dass die Ergebnisse der SIMS-Messung der Proben A bis C in diesem Beispiel unter Verwendung der Standardprobe D quantifiziert wurden.
  • Wenn ein Oxidhalbleiterfilm unter Verwendung einer der Proben A bis C und der Standardprobe D deponiert wird, können die oben genannten Daten für eine Schätzung dazu verwendet werden, ob Silicium außer dem Silicium in dem Ziel (d. h. dem von dem Isolationsfilm aufgrund einer Mischung in den Oxidhalbleiterfilm eingetretenen Silicium) in dem Oxidhalbleiterfilm enthalten ist oder nicht.
  • Wenn zum Beispiel ein Oxidhalbleiterfilm unter Verwendung der Probe A (eines Oxidziels, wobei In:Ga:Zn = 2:1:3 [Atomverhältnis]) als ein Ziel deponiert wird und die Konzentration von Silicium in dem Film höher als 4 × 1018 Atome/cm3 ist, hat sich herausgestellt, dass Silicium in den Oxidhalbleiterfilm von einem anderen Teil als dem Ziel eintritt.
  • [Beispiel 2]
  • In der oben beschriebenen Ausführungsform wird das Eintreten eines Elements, das ein Bestandselement eines Isolationsfilms ist, in einen Oxidhalbleiterfilm durch eine Mischung verursacht, die bei der Deposition des Oxidhalbleiterfilms auftritt. Eine weitere Ursache kann darin bestehen, dass ein Element, das ein Bestandselement eines Isolationsfilms ist, in den Oxidhalbleiterfilm diffundiert, wenn ein Substrat nach der Deposition des Oxidhalbleiterfilms erhitzt wird. Deshalb wird hier ein Experiment beschrieben, in dem untersucht wird, ob das Eintreten eines Elements, das ein Bestandselement eines Isolationsfilms ist, in einen Oxidhalbleiterfilm durch eine Wärmediffusion verursacht wird.
  • Für dieses Experiment wurden zuerst drei Substrate vorbereitet (wobei über jedem Substrat ein Isolationsfilm und ein Oxidhalbleiterfilm ausgebildet wurden). Dann wurden eine Probe, die keiner Wärmebehandlung unterworfen wurde (nachfolgend als Probe E bezeichnet), eine Probe, die einer Wärmebehandlung bei 450°C unterworfen wurde (nachfolgend als Probe F bezeichnet), und eine Probe, die einer Wärmebehandlung bei 650°C unterworfen wurde (nachfolgend als Probe G bezeichnet) hergestellt. Danach wurde in jeder Probe die Konzentration von Silicium in dem Oxidhalbleiterfilm in der Nachbarschaft zu einer Schnittfläche mit dem Gate-Isolationsfilm unter Verwendung eines Time-of-Flight-Sekundärionenmassenspektrometers (ToF-SIMS) gemessen.
  • Der Aufbau einer für eine ToF-SIMS-Messung verwendeten Probe ist in 15 gezeigt.
  • Die in 15 gezeigte Probe wurde erhalten, indem ein Siliciumoxidfilm 202 über einen Siliciumsubstrat 200 deponiert wurde, die Planarität einer Oberfläche unter Verwendung einer chemisch-mechanischen Poliervorrichtung (CMP) verbessert wurde, ein IGZO-Film 204 deponiert wurde und eine Wärmebehandlung durchgeführt wurde.
  • Der Siliciumoxidfilm 202 wurde unter Verwendung einer Zerstäubungsvorrichtung deponiert. Die Bedingungen für die Deposition des Siliciumoxidfilms 202 waren wie folgt: Substrattemperatur: 100°C; Gasflussrate: Ar/O2 = 25 sccm/25 sccm; Depositionsleistung: 1,5 kW (HF-Stromversorgung); Depositionsdruck: 0,4 Pa; und Dicke: 300 nm. Als Zerstäubungsziel wurde ein Siliciumoxidziel verwendet. Es ist zu beachten, dass vor dem Ausbilden des Siliciumoxidfilms 202 ein über der Oberfläche des Siliciumsubstrats 200 ausgebildeter Oxidfilm unter Verwendung einer verdünnten Fluorwasserstoffsäure entfernt wurde.
  • Der IGZO-Film 204 wurde unter Verwendung einer Zerstäubungsvorrichtung deponiert. Die Bedingungen für das Deponieren des IGZO-Films 204 waren wie folgt: Substrattemperatur: 200°C; Gasflussrate: Ar/O2 = 30 sccm/15 sccm; Depositionsleistung: 0,5 kW (DC-Stromversorgung); Depositionsdruck: 0,4 Pa; und Dicke: 15 nm. Es ist zu beachten, dass als Zerstäubungsziel ein Oxidziel (In:Ga:Zn = 3:1:2 [Atomverhältnis]) verwendet wurde.
  • Das Substrat wurde in einen elektrischen Ofen eingeführt, der einen Widerstandsheizers oder ähnliches verwendet, wobei dann die Wärmebehandlung durchgeführt wurde. Die Behandlungsbedingungen für die Probe F waren wie folgt: Heiztemperatur: 450°C; und Heizzeit: eine Stunde. Die Behandlungsbedingungen für die Probe G waren wie folgt: Heiztemperatur: 650°C; und Heizzeit: eine Stunde. Es ist zu beachten, dass die Heizatmosphäre beider Proben eine gemischte Atmosphäre aus Stickstoff und Sauerstoff war. Die Probe E wurde keiner Wärmebehandlung unterworfen.
  • Dann wurden die Proben E bis G einer TOF-SIMS-Messung von der Substratflächenseite (der Seite des IGZO-Films 204) unterworfen, sodass die Konzentration von Silicium in dem IGZO-Film in der Nachbarschaft zu der Schnittfläche mit dem Siliciumoxidfilm gemessen wurde. 16 zeigt das Ergebnis davon.
  • Die in 16 angegebenen Ergebnisse zeigen, dass in allen Proben die Konzentration von Silicium in dem Oxidhalbleiterfilm in der Nachbarschaft zu der Schnittfläche mit dem Siliciumoxidfilm höher als 3 × 1017 Atome/cm3 ist, wobei dieser Wert der Konzentration von Silicium in dem In-Ga-Zn-basierten Oxidziel (In:Ga:Zn = 3:1:2 [Atomverhältnis]) von Beispiel 1 entspricht. Es wurde also festgestellt, dass das in dem Oxidhalbleiterfilm in der Nachbarschaft zu der Schnittfläche mit dem Siliciumoxidfilm gemessene Silicium nicht aus dem In-Ga-Zn-basierten Oxidziel stammt.
  • Außerdem konnte wie in 16 gezeigt keine wesentliche Differenz in der Neigung der Konzentration von Silicium (auch als Siliciumkonzentrationsgradient bezeichnet) in dem IGZO-Film in der Nachbarschaft zu der Schnittfläche zwischen der Probe, die keiner Wärmebehandlung unterworfen wurde (Probe E), und den Proben, die einer Wärmebehandlung unterworfen wurden (Probe F und Probe G), beobachtet werden. Das Eintreten eines Elements, das ein Bestandselement des Isolationsfilms ist, in den Oxidhalbleiterfilm wird also nicht durch eine Wärmediffusion, sondern durch eine Mischung verursacht.
  • [Beispiel 3]
  • Es wurde ein Experiment durchgeführt, um zu untersuchen, ob das durch eine Mischung verursachte Eintreten eines Bestandselements eines Isolationsfilms in einen Oxidhalbleiterfilm unterdrückt werden kann, indem die Leistung für das Deponieren des Oxidhalbleiterfilms vermindert wird. Das Experiment wird in diesem Beispiel beschrieben.
  • In dem Experiment wurden vier Proben wie folgt hergestellt: Isolationsfilme wurden über Substraten deponiert, Oxidhalbleiterfilme wurden über den entsprechenden Isolationsfilmen unter vier Leistungsbedingungen (1 kW, 5 kW, 9 kW und 1 kW + 5 kW) deponiert, und es wurde eine Wärmebehandlung auf den Substraten durchgeführt. Dann wurde die Siliciumkonzentration in dem Oxidhalbleiterfilm in der Nachbarschaft zu einer Schnittfläche mit einem Gate-Isolationsfilm jeder Probe unter Verwendung eines ToF-SIMS-Verfahrens gemessen.
  • Ein Aufbau der für die TOF-SIMS-Messung verwendeten Probe ist in 17 gezeigt.
  • Die in 17 gezeigte Probe wurde wie folgt erhalten: ein Siliciumoxynitridfilm 302 wurde über einem Glassubstrat 300 deponiert, ein IGZO-Film 304 wurde ausgebildet, und es wurde eine Wärmebehandlung durchgeführt.
  • Der Siliciumoxynitridfilm 302 wurde unter Verwendung einer Hochdichteplasma-CVD-Vorrichtung deponiert. Die Bedingungen für das Deponieren des Siliciumoxynitridfilms 302 waren wie folgt: Substrattemperatur: 325°C; Gasflussrate: SiH4/N2O/Ar = 250 sccm/2500 sccm/2500 sccm; Depositionsleistung: 5 kW (bei Verwendung von vier Mikrowellen-Stromversorgungen); Depositionsdruck: 30 Pa; und Dicke: 100 nm. Es ist zu beachten, dass die Fläche des Glassubstrats 300 gereinigt wurde, um Partikel und ähnliches vor der Ausbildung des Siliciumoxynitridfilms 302 zu entfernen.
  • Der IGZO-Film 304 wurde unter Verwendung einer Zerstäubungsvorrichtung deponiert. Die Bedingungen für das Deponieren des IGZO-Films 304 waren wie folgt: Substrattemperatur: 170°C; Gasflussrate: Ar/O2 = 100 sccm/100 sccm; Depositionsdruck: 0,6 Pa; Dicke: 35 nm; und Depositionsleistung: 1 kW, 5 kW, 9 kW und 1 kW + 5 kW (es wurde unter allen Bedingungen eine AC-Stromversorgung verwendet). Als Zerstäubungsziel wurde ein Oxidziel (In:Ga:Zn = 1:1:1 [Atomverhältnis]) verwendet.
  • Es ist zu beachten, dass oben unter einer Depositionsleistung „1 kW + 5 kW” zu verstehen ist, dass eine Leistung von 1 kW für eine Deposition eines 5 nm dicken Films verwendet wurde und dann eine Leistung von 5 kW für eine Deposition eines 30 nm dicken Films verwendet wurde. Außerdem wird in der folgenden Beschreibung eine Probe, in welcher der Oxidhalbleiterfilm mit 5 kW deponiert wurde, als eine Probe H bezeichnet, eine Probe, in welcher der Oxidhalbleiterfilm mit 9 kW deponiert wurde, als eine Probe I bezeichnet, eine Probe, in welcher ein Oxidhalbleiterfilm mit 1 kW deponiert wurde, als eine Probe J bezeichnet und eine Probe, in der ein Oxidhalbleiterfilm mit 1 kW + 5 kW deponiert wurde, als eine Probe K bezeichnet.
  • Für eine Wärmebehandlung wurde das Substrat in einen elektrischen Ofen eingeführt, in dem ein Widerstandsheizer oder ähnliches verwendet wird. Zuerst wurde ein Heizen eine Stunde lang unter den folgenden Bedingungen durchgeführt: Heiztemperatur: 450°C; und Heizatmosphäre: N2. Dann wurde ein Heizen für eine Stunde unter den folgenden Bedingungen durchgeführt: Heiztemperatur: 650°C; und Heizatmosphäre: N2 + O2.
  • Dann wurde eine TOF-SIMS-Messung auf den Proben H bis K von der Substratflächenseite (der Seite des IGZO-Films 304) durchgeführt, um die Siliciumkonzentration in dem IGZO-Film in der Nachbarschaft zu einer Schnittfläche mit dem Siliciumoxynitridfilm zu messen. Die Ergebnisse sind in 18A und 18B gezeigt. 18B zeigt einen vergrößerten Teil von 18A.
  • Aus 18A und 18B wird deutlich, dass in allen Proben die Siliciumkonzentration in dem IGZO-Film in der Nachbarschaft zu der Schnittfläche mit dem Siliciumoxynitridfilm höher als 2 × 1018 Atome/cm3 ist, wobei dieser Wert der Siliciumkonzentration in dem In-Ga-Zn-basierten Oxidziel (In:Ga:Zn = 1:1:1 [Atomverhältnis]) des Beispiels 1 entspricht. Das in dem IGZO-Film in der Nachbarschaft zu der Schnittfläche mit dem Siliciumoxynitridfilm gemessene Silicium stammt also nicht aus einem In-Ga-Zn-basierten Oxidziel.
  • Außerdem wird aus 18A und 18B deutlich, dass die Siliciumkonzentration in dem IGZO-Film in der Nachbarschaft zu der Schnittfläche mit dem Siliciumoxynitridfilm zu einer Verminderung neigt, wenn die Depositionsleistung vermindert wird. Es konnte also festgestellt werden, dass das durch eine Mischung verursachte Eintreten eines Elements, das ein Bestandselement des Isolationsfilms ist, in den Oxidhalbleiterfilm unterdrückt werden kann, indem die Leistung zum Deponieren des Oxidhalbleiterfilms vermindert wird.
  • Außerdem konnte festgestellt werden, dass auch dann, wenn ein Oxidhalbleiterfilm mit einer niedrigen Leistung in der Anfangsphase der Deposition deponiert wird und dann die Depositionsleistung während der Deposition erhöht wird, das durch eine Mischung verursachte Eintreten eines Elements, das ein Bestandselement des Isolationsfilms ist, in den Oxidhalbleiterfilm unterdrückt werden kann, weil die Siliciumkonzentrationen der Probe J und der Probe K im Wesentlichen gleich sind.
  • [Beispiel 4]
  • Es wurde ein Oxidhalbleiterfilm mit darin enthaltenem Silicium ausgebildet, wobei der Schichtwiderstand des Oxidhalbleiterfilms gemessen wurde und eine Zusammensetzungsanalyse des Oxidhalbleiterfilms unter Verwendung einer Röntgenstrahl-Photoelektronen-Spektroskopie (XPS) durchgeführt wurde. Die Ergebnisse werden in diesem Beispiel beschrieben.
  • In diesem Beispiel wurden Proben durch das Deponieren von Oxidhalbleiterfilmen über Glassubstraten unter Verwendung eines Zerstäubungsverfahrens mit unterschiedlichen Gasflussproportionen (ein Gas mit 33% Sauerstoff und ein Gas mit 100% Sauerstoff) unter Verwendung von Zielen hergestellt, zu denen SiO2 mit verschiedenen Konzentrationen (0 Gewichtsprozent, 2 Gewichtsprozent und 5 Gewichtsprozent) hinzugesetzt wurde.
  • Als Zerstäubungsziele wurden ein IGZO-Ziel (In:Ga:Zn = 1:1:1 [Atomverhältnis]), ein IGZO-Ziel (In:Ga:Zn = 1:1:1 [Atomverhältnis]), zu dem SiO2 mit 2 Gewichtsprozent hinzugefügt wurde, und ein IGZO-Ziel (In:Ga:Zn = 1:1:1 [Atomverhältnis]), zu dem SiO2 mit 5 Gewichtsprozent hinzugefügt wurde, verwendet.
  • Mit den Zielen wurden die Oxidhalbleiterfilme durch eine Zerstäubung mit einer Flussrate von O2-Gas = 10 sccm oder Ar/O2 = 10 sccm/5 sccm deponiert. Die anderen Bedingungen waren für alle Proben gleich und waren wie folgt: Substrattemperatur: 200°C; Depositionsleistung: 100 W (DC-Stromversorgung); Depositionsdruck: 0,4 Pa; und Dicke: 100 nm.
  • Es wurden die folgenden Proben hergestellt: eine Probe L, in der ein Oxidhalbleiterfilm in einer Atmosphäre mit 100% Sauerstoff unter Verwendung eines Ziels, zu dem kein SiO2 hinzugefügt wurde, deponiert wurde; eine Probe M, in der ein Oxidhalbleiterfilm in einer Atmosphäre mit 100% Sauerstoff unter Verwendung eines Ziels, zu dem SiO2 mit 2 Gewichtsprozent hinzugefügt wurde, deponiert wurde; eine Probe N, in der ein Oxidhalbleiterfilm in einer Atmosphäre mit 100% Sauerstoff unter Verwendung eines Ziels, zu dem SiO2 mit 5 Gewichtsprozent hinzugefügt wurde, deponiert wurde; eine Probe O, in der ein Oxidhalbleiterfilm in einer Atmosphäre mit 33% Sauerstoff unter Verwendung eines Ziels, zu dem kein SiO2 hinzugefügt wurde, deponiert wurde; eine Probe P, in der ein Oxidhalbleiterfilm in einer Atmosphäre mit 33% Sauerstoff unter Verwendung eines Ziels, zu dem SiO2 mit 2 Gewichtsprozent hinzugefügt wurde, deponiert wurde; und eine Probe Q, in der ein Oxidhalbleiterfilm in einer Atmosphäre mit 33% Sauerstoff unter Verwendung eines Ziels, zu dem SiO2 mit 5 Gewichtsprozent hinzugefügt wurde, deponiert wurde.
  • Weiterhin wurde eine Wärmebehandlung auf den Proben L bis Q durchgeführt, indem diese in einen elektrischen Ofen eingeführt wurden, in dem ein Widerstandsheizer oder ähnliches verwendet wird. Die Wärmebehandlung wurde bei 450°C in einer N2-Atmosphäre für eine Stunde und dann bei 450°C in einer O2-Atmosphäre für eine Stunde durchgeführt.
  • Es wurden die Schichtwiderstände der Proben L bis Q, auf denen die vorstehend genannte Wärmebehandlung durchgeführt wurde, gemessen. Die Messergebnisse zu den Schichtwiderständen der Proben L bis Q sind in dem Kurvendiagramm von 19 gezeigt. Die vertikale Achse des Kurvendiagramms von 19 gibt den Schichtwiderstand (Ω/Quadrat) wieder. Die horizontale Achse gibt die Konzentration von SiO2 in einem Ziel (Gewichtsprozent) wieder.
  • Aus dem Kurvendiagramm von 19 wird deutlich, dass bei höheren SiO2-Konzentrationen in den Zielen die Schichtwiderstände der Oxidhalbleiterfilme höher sind. Die Schichtwiderstände der Probe L und der Probe O, die jeweils unter Verwendung eines Ziels, zu dem keine SiO2 hinzugefügt wurde, hergestellt wurden, lagen bei ungefähr 1 × 106 Ω/Quadrat, was ein anwendbarer Schichtwiderstandswert für eine aktive Schicht eines Transistors oder ähnlichem ist. Außerdem lagen die Schichtwiderstände der Probe M und der Probe P, die jeweils unter Verwendung eines Ziels, zu dem SiO2 mit 2 Gewichtsprozent hinzugefügt wurde, hergestellt wurden, bei ungefähr 1 × 106 Ω/Quadrat bis 3 × 106 Ω/Quadrat, was ein vorteilhafter Schichtwiderstandswert für eine aktive Schicht für einen Transistor oder ähnliches ist. Die Schichtwiderstände der Probe N und der Probe Q, die jeweils unter Verwendung eines Ziels, zu dem SiO2 mit 5 Gewichtsprozent hinzugefügt wurde, hergestellt wurden, waren größer als die Messgrenzen, sodass, bei Verwendung der Oxidhalbleiterfilme der Probe N und der Probe Q als einer aktiven Schicht für einen Transistor oder ähnliches unter Umständen der Ein-Zustand-Strom vermindert wird.
  • Wie oben beschrieben, ist die SiO2-Konzentration in einem für die Deposition eines Oxidhalbleiterfilms für einen Transistor verwendeten Ziel also vorzugsweise klein und kann zum Beispiel ungefähr 2 Gewichtsprozent oder weniger betragen.
  • Weiterhin wurde in diesem Beispiel eine Probe hergestellt, indem ein Oxidhalbleiterfilm über einem Siliciumsubstrat unter einer Bedingung ähnlich wie für die Probe M und die Probe N deponiert wurde, wobei die Zusammensetzung der Probe durch eine XPS analysiert wurde.
  • Als Zerstäubungsziele wurden ein IGZO-Ziel (In:Ga:Zn = 1:1:1 [Atomverhältnis]), zu dem SiO2 mit 2 Gewichtsprozent hinzugefügt wurde, und ein IGZO-Ziel (In:Ga:Zn = 1:1:1 [Atomverhältnis]), zu dem SiO2 mit 5 Gewichtsprozent hinzugefügt wurde, verwendet.
  • Die Depositionsbedingungen waren wie folgt: Gasflussrate: O2 = 10 sccm; Substrattemperatur: 200°C; Depositionsleistung: 100 W (DC-Stromversorbung); Depositionsdruck; 0,4 Pa; und Dicke: 15 nm.
  • Es wurden die folgenden Proben hergestellt: eine Probe R, bei der ein Oxidhalbleiterfilm in einer Atmosphäre mit 100% Sauerstoff unter Verwendung eines Ziels, zu dem SiO2 mit 2 Gewichtsprozent hinzugefügt wurde, deponiert wurde; und eine Probe S, bei der ein Oxidhalbleiterfilm in einer Atmosphäre mit 100% Sauerstoff unter Verwendung eines Ziels, zu dem SiO2 mit 5 Gewichtsprozent hinzugefügt wurde, deponiert wurde.
  • Die Ergebnisse der Zusammensetzungsanalyse der Probe R und der Probe S durch die XPS sind wie folgt: die Siliciumkonzentrationen der Oxidhalbleiterfilme der Probe R und der Probe S lagen bei jeweils 1,1 Atomprozent und 2,6 Atomprozent. Das heißt, dass die Siliciumkonzentration des Oxidhalbleiterfilms, der unter Verwendung eines Ziels, zu dem SiO2 mit 2 Gewichtsprozent hinzugefügt wurde, deponiert wurde, bei 1,1 Atomprozent lag, und die Siliciumkonzentration des Oxidhalbleiterfilms, der unter Verwendung eines Ziels, zu dem SiO2 mit 5 Gewichtsprozent hinzugefügt wurde, deponiert wurde, bei 2,6 Atomprozent lag.
  • Wenn wie oben beschrieben, Verunreinigungen wie etwa Silicium aufgrund einer Mischung oder ähnlichem in einen Oxidhalbleiterfilm in der Nachbarschaft zu einer Schnittfläche mit einem Gate-Isolationsfilm eintreten, wird der Widerstand eines Kanalbildungsbereichs erhöht, sodass unter Umständen der Ein-Zustand-Strom des Transistors vermindert wird. Dementsprechend ist es wichtig, die Siliciumkonzentration in dem Oxidhalbleiterfilm in der Nachbarschaft zu der Schnittfläche mit dem Gate-Isolationsfilm zu reduzieren.
  • Liste der Bezugszeichen
    • 100: Substrat; 101: Gate-Elektrode; 102: Gate-Isolationsfilm; 103: Oxidhalbleiterfilm: 103a: Bereich; 103b: Bereich; 103c: Bereich; 105a: Source-Elektrode; 105b: Drain-Elektrode; 107: Isolationsfilm; 108: Kanalschutzfilm; 109: Schutzisolationsfilm; 110: Transistor; 120: Transistor; 130: Transistor; 200: Siliciumsubstrat; 202: Siliciumoxidfilm; 204: IGZO-Film; 300: Glassubstrat; 302: Siliciumoxynitridfilm: 304: IGZO-Film; 2700: E-Book-Reader; 2701: Gehäuse; 2703: Gehäuse; 2705: Anzeigeteil; 2707: Anzeigeteil; 2711: Scharnier; 2721: Ein/Aus-Schalter; 2723: Betätigungstaste; 2725: Lautsprecher; 2800: Gehäuse; 2801: Taste; 2802: Mikrophon; 2803: Anzeigeteil; 2804: Lautsprecher; 2805: Kameralinse; 2806: externer Verbindungsanschluss; 3001: Hauptkörper; 3002: Gehäuse; 3003: Anzeigeteil; 3004: Tastatur; 3021: Hauptkörper; 3022: Eingabestift; 3023: Anzeigeteil; 3024: Betätigungstaste; 3025: externe Schnittstelle; 3051: Hauptkörper; 3053: Okular; 3054: Betätigungsschalter; 3056: Batterie; 4001: Substrat; 4002: Bildpunktteil; 4003: Signalleitungs-Treiberschaltung; 4004: Abtastleitungs-Treiberschaltung; 4005: Dichtungsglied; 4006: Substrat; 4008: Flüssigkristallschicht; 4010: Transistor; 4011: Transistor; 4013: Flüssigkristallelement; 4015: Verbindungsanschlusselektrode; 4016: Anschlusselektrode; 4019: anisotropischer, leitender Film; 4021: Isolationsschicht; 4030: Elektrodenschicht; 4031: Elektrodenschicht; 4032: Isolationsfilm; 4033: Isolationsfilm; 4034: Isolationsfilm; 4510: Trennwand; 4511: elektrolumineszente Schicht; 4513: Licht emittierendes Element; 4514: Füller; 4612: Hohlraum; 4613: kugelförmige Partikel; 4614: Füller; 4615a: schwarzer Bereich; 4615b; weißer Bereich; 9600: Fernsehgerät; 9601: Gehäuse; 9603: Anzeigeteil; 9605: Ständer.
  • Die vorliegende Anmeldung beruht auf der japanischen Patentanmeldung mit der Seriennummer 2001-215740 , die am 29. September 2011 beim japanischen Patentamt eingereicht wurde und deren gesamter Inhalt hier unter Bezugnahme eingeschlossen ist.

Claims (19)

  1. Halbleitervorrichtung, die umfasst: einen Isolationsfilm einen Oxidhalbleiterfilm über und in Kontakt mit dem Isolationsfilm, eine Source-Elektrode und eine Drain-Elektrode, die elektrisch mit dem Oxidhalbleiterfilm verbunden sind, und eine Gate-Elektrode in Nachbarschaft zu dem Oxidhalbleiterfilm, wobei der Isolationsfilm Silicium und Sauerstoff enthält, wobei der Oxidhalbleiterfilm einen ersten Bereich in Kontakt mit dem Isolationsfilm enthält, und wobei die Konzentration von Silicium in dem ersten Bereich kleiner oder gleich 1,0 Atomprozent ist.
  2. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Gate-Elektrode unter dem Oxidhalbleiterfilm mit dazwischen dem Isolationsfilm angeordnet ist.
  3. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 2, die weiterhin einen Kanalschutzfilm über der Gate-Elektrode umfasst.
  4. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 2, die weiterhin einen Schutzisolationsfilm umfasst, der Silicium und Sauerstoff enthält, wobei der Schutzisolationsfilm den Oxidhalbleiterfilm, die Source-Elektrode und die Drain-Elektrode bedeckt.
  5. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Dicke des ersten Bereichs 5 nm beträgt, und wobei die Konzentration von Silicium in einem anderen Bereich als dem ersten Bereich des Oxidhalbleiterfilms kleiner als die Konzentration von Silicium in dem ersten Bereich ist.
  6. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Konzentration von Silicium in dem ersten Bereich kleiner oder gleich 0,1 Atomprozent ist.
  7. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Isolationsfilm Kohlenstoff enthält, und wobei die Konzentration von Kohlenstoff in dem ersten Bereich kleiner oder gleich 1,0 × 1020 Atome/cm3 ist.
  8. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Oxidhalbleiterfilm eine Kristallinität aufweist.
  9. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Oxidhalbleiterfilm einen amorphen Aufbau aufweist.
  10. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 9, wobei der Oxidhalbleiterfilm einen Kristallteil enthält.
  11. Halbleitervorrichtung, die umfasst: einen ersten Isolationsfilm, einen Oxidhalbleiterfilm über und in Kontakt mit dem ersten Isolationsfilm, eine Source-Elektrode und eine Drain-Elektrode, die elektrisch mit dem Oxidhalbleiterfilm verbunden sind, eine Gate-Elektrode in Nachbarschaft zu dem Oxidhalbleiterfilm, und einen zweiten Isolationsfilm über und in Kontakt mit dem Oxidhalbleiterfilm, wobei der erste Isolationsfilm Silicium und Sauerstoff enthält, wobei der Oxidhalbleiterfilm einen ersten Bereich in Kontakt mit dem ersten Isolationsfilm enthält, wobei die Dicke des ersten Bereichs 5 nm beträgt, wobei die Konzentration von Silicium in dem ersten Bereich kleiner oder gleich 1,0 Atomprozent ist, wobei der zweite Isolationsfilm Silicium und Sauerstoff enthält, wobei der Oxidhalbleiterfilm einen zweiten Bereich in Kontakt mit dem zweiten Isolationsfilm enthält, wobei die Dicke des zweiten Bereichs 5 nm beträgt, wobei die Konzentration von Silicium in dem zweiten Bereich größer als 1,0 Atomprozent ist, und wobei die Konzentration von Silicium in einem anderen Bereich als dem ersten Bereich und dem zweiten Bereich des Oxidhalbleiterfilms kleiner als die Konzentration von Silicium in dem ersten Bereich ist.
  12. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 11, wobei die Gate-Elektrode unter dem Oxidhalbleitefilm mit dazwischen dem ersten Isolationsfilm angeordnet ist.
  13. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 12, wobei der zweite Isolationsfilm ein Kanalschutzfilm ist.
  14. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 12, wobei der zweite Isolationsfilm ein Schutzisolationsfilm ist, der den Oxidhalbleiterfilm, die Source-Elektrode und die Drain-Elektrode bedeckt.
  15. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 11, wobei die Konzentration von Silicium in dem ersten Bereich kleiner oder gleich 0,1 Atomprozent ist.
  16. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 11, wobei der erste Isolationsfilm Kohlenstoff enthält, und wobei die Konzentration von Kohlenstoff in dem ersten Bereich kleiner oder gleich 1,0 × 1020 Atome/cm3 ist.
  17. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 11, wobei der Oxidhalbleiterfilm eine Kristallinität aufweist.
  18. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 11, wobei der Oxidhalbleiterfilm einen amorphen Aufbau aufweist.
  19. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 18, wobei der Oxidhalbleiterfilm einen Kristallteil enthält.
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