DE112014005438T5 - Halbleitervorrichtung - Google Patents

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semiconductor film
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Shunpei Yamazaki
Junichi Koezuka
Yukinori SHIMA
Masami Jintyou
Satoshi HIGANO
Yasuharu Hosaka
Toshimitsu Obonai
Takashi HAMOCHI
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Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
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Abstract

Eine neuartige Halbleitervorrichtung wird bereitgestellt, bei der ein Metallfilm, der Kupfer (Cu) enthält, für eine Leitung, eine Signalleitung oder dergleichen in einem Transistor, der einen Oxidhalbleiterfilm umfasst, verwendet wird. Die Halbleitervorrichtung umfasst einen Oxidhalbleiterfilm, der Leitfähigkeit aufweist, auf einer isolierenden Oberfläche und einen leitfähigen Film, der in Kontakt mit dem Oxidhalbleiterfilm ist, der Leitfähigkeit aufweist. Der leitfähige Film umfasst einen Cu-X-Legierungsfilm (X ist Mn, Ni, Cr, Fe, Co, Mo, Ta oder Ti).

Description

  • Technisches Gebiet
  • Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrifft eine Halbleitervorrichtung und eine Anzeigevorrichtung, die jeweils einen Oxidhalbleiter umfassen.
  • Es sei angemerkt, dass eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nicht auf das vorstehende technische Gebiet beschränkt ist. Das technische Gebiet einer Ausführungsform der Erfindung, die in dieser Beschreibung und dergleichen offenbart wird, betrifft ein Objekt, einen Prozess oder ein Herstellungsverfahren. Des Weiteren betrifft eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Verfahren, eine Maschine, eine Fertigung oder eine Materialzusammensetzung. Im Besonderen umfassen Beispiele für das technische Gebiet einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die in dieser Beschreibung offenbart wird, eine Halbleitervorrichtung, eine Anzeigevorrichtung, eine Licht emittierende Vorrichtung, eine Energiespeichervorrichtung, eine Speichervorrichtung, ein Verfahren zum Betreiben einer von ihnen und ein Verfahren zum Herstellen einer von ihnen.
  • Stand der Technik
  • Der Trend bei Anzeigevorrichtungen, bei denen ein Transistor verwendet wird (z. B. einem Flüssigkristallbildschirm und einem organischen EL-Bildschirm), geht in Richtung größerer Bildschirme. Im Falle einer Anzeigevorrichtung, bei der ein Aktivelement, wie z. B. ein Transistor, verwendet wird, variiert mit zunehmender Bildschirmgröße eine Spannung, die an ein Element angelegt wird, in Abhängigkeit von der Position einer Leitung, die mit dem Element verbunden ist, auf Grund des Leitungswiderstands, was ein Problem der Verschlechterung der Anzeigequalität verursacht, wie z. B. eine Anzeigeunebenheit und einen Fehler in der Graustufe.
  • Bisher wurde ein Aluminiumfilm weithin als Material verwendet, das für die Leitung, die Signalleitung oder dergleichen verwendet wird; des Weiteren werden die Forschung und Entwicklung, einen Kupfer-(Cu-)Film als Material zu verwenden, intensiv betrieben, um den Widerstand weiter zu verringern. Jedoch weist ein Kupfer-(Cu-)Film den Nachteil auf, dass dessen Adhäsion zu einem Basisfilm schlecht ist und dass sich die Eigenschaften eines Transistors leicht auf Grund einer Diffusion von Kupfer aus dem Kupferfilm in einen Halbleiterfilm des Transistors verschlechtern. Es sei angemerkt, dass ein Halbleitermaterial auf Silizium-Basis weithin als Material für einen Halbleiterdünnfilm, der bei einem Transistor zur Anwendung kommt, bekannt ist und dass ein Oxidhalbleiter als ein weiteres Material Aufmerksamkeit auf sich gezogen hat (siehe Patentdokument 1).
  • Außerdem wurde als ohmsche Elektrode, die über einem Halbleiterfilm ausgebildet ist, der ein Oxidhalbleitermaterial enthält, das Indium umfasst, eine Cu-Mn-Legierung offenbart (siehe Patentdokument 2).
  • [Referenz]
  • [Patentdokument]
    • [Patentdokument 1] Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2007-123861
    • [Patentdokument 2] Internationale PCT Veröffentlichung Nr. 2012/002573
  • Offenbarung der Erfindung
  • Es wurde in Bezug auf einen Transistor, bei dem ein Halbleitermaterial auf Silizium-Basis für einen Halbleiterfilm verwendet wird, an einer Struktur, bei der ein Kupferfilm für eine Leitung, eine Signalleitung oder dergleichen verwendet wird, während Kupfer aus dem Kupferfilm nicht in einen Halbleiterfilm diffundiert, intensiv geforscht und entwickelt. Jedoch trat ein Problem auf: Die Struktur und deren Herstellungsverfahren sind noch nicht für einen Transistor, bei dem ein Oxidhalbleiterfilm verwendet wird, optimiert worden.
  • Des Weiteren wies ein Transistor, bei dem ein Oxidhalbleiterfilm verwendet wird, bei dem ein Kupferfilm für eine Leitung, eine Signalleitung oder dergleichen verwendet wird und bei dem ein Barrierefilm zum Unterdrücken einer Diffusion von Kupfer aus dem Kupferfilm verwendet wird, ein Problem auf: Die elektrischen Eigenschaften des Oxidhalbleiterfilms verschlechtern sich, die Anzahl der Masken für den Transistor, bei dem der Oxidhalbleiterfilm verwendet wird, erhöht sich oder die Herstellungskosten für den Transistor, bei dem der Oxidhalbleiterfilm verwendet wird, steigen an.
  • In Anbetracht der vorstehenden Probleme ist eine Aufgabe einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, eine neuartige Halbleitervorrichtung bereitzustellen, bei der ein Metallfilm, der Kupfer (Cu) enthält, für eine Leitung, eine Signalleitung oder dergleichen in einem Transistor verwendet wird, bei dem ein Oxidhalbleiterfilm verwendet wird. Eine weitere Aufgabe einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung bereitzustellen, bei der ein Metallfilm, der Kupfer (Cu) enthält, für eine Leitung, eine Signalleitung oder dergleichen in einem Transistor verwendet wird, bei dem ein Oxidhalbleiterfilm verwendet wird. Eine weitere Aufgabe einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, eine neuartige Halbleitervorrichtung bereitzustellen, bei der ein Metallfilm, der Kupfer (Cu) enthält, in einem Transistor, bei dem ein Oxidhalbleiterfilm verwendet wird, eine vorteilhafte Form aufweist. Eine weitere Aufgabe einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, eine neuartige Halbleitervorrichtung oder ein Verfahren zum Herstellen der neuartigen Halbleitervorrichtung bereitzustellen.
  • Es sei angemerkt, dass die Beschreibungen dieser Aufgaben das Vorhandensein weiterer Aufgaben nicht beeinträchtigen. Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es unnötig, sämtliche Aufgaben zu erfüllen. Aufgaben, die sich von den vorstehenden Aufgaben unterscheiden, sind aus der Erläuterung der Beschreibung, der Zeichnungen, der Patentansprüche und dergleichen ersichtlich und können davon abgeleitet werden.
  • Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine Halbleitervorrichtung, die einen Oxidhalbleiterfilm, der Leitfähigkeit aufweist, auf einer isolierenden Oberfläche und einen ersten leitfähigen Film in Kontakt mit dem Oxidhalbleiterfilm, der Leitfähigkeit aufweist, umfasst. Der erste leitfähige Film umfasst einen Cu-X-Legierungsfilm (X ist Mn, Ni, Cr, Fe, Co, Mo, Ta oder Ti).
  • Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine Halbleitervorrichtung, die einen Oxidhalbleiterfilm, der Leitfähigkeit aufweist, auf einer isolierenden Oberfläche und einen ersten leitfähigen Film in Kontakt mit dem Oxidhalbleiterfilm, der Leitfähigkeit aufweist, umfasst. Die Wasserstoffkonzentration in dem Oxidhalbleiterfilm, der Leitfähigkeit aufweist, ist höher als oder gleich 8 × 1019 Atome/cm3. Der erste leitfähige Film umfasst einen Cu-X-Legierungsfilm (X ist Mn, Ni, Cr, Fe, Co, Mo, Ta oder Ti).
  • Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine Halbleitervorrichtung, die einen Oxidhalbleiterfilm, der Leitfähigkeit aufweist, auf einer isolierenden Oberfläche und einen ersten leitfähigen Film in Kontakt mit dem Oxidhalbleiterfilm, der Leitfähigkeit aufweist, umfasst. Der spezifische Widerstand des Oxidhalbleiterfilms, der Leitfähigkeit aufweist, ist höher als oder gleich 1 × 10–3 Ωcm und niedriger als 1 × 104 Ωcm. Der erste leitfähige Film umfasst einen Cu-X-Legierungsfilm (X ist Mn, Ni, Cr, Fe, Co, Mo, Ta oder Ti).
  • Es sei angemerkt, dass es sich bei dem ersten leitfähigen Film um ein Paar von leitfähigen Filmen handeln kann und dass der Oxidhalbleiterfilm, der Leitfähigkeit aufweist, und das Paar von leitfähigen Filmen, das in Kontakt mit dem Oxidhalbleiterfilm, der Leitfähigkeit aufweist, ist, als Widerstand dienen können.
  • Alternativ umfasst die Halbleitervorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einen Isolierfilm, der in Kontakt mit dem Oxidhalbleiterfilm, der Leitfähigkeit aufweist, und dem ersten leitfähigen Film ist, und einen zweiten leitfähigen Film, der in Kontakt mit dem Isolierfilm ist und sich mit dem Oxidhalbleiterfilm, der Leitfähigkeit aufweist, überlappt, wobei der Isolierfilm dazwischen bereitgestellt ist. Der Oxidhalbleiterfilm, der Leitfähigkeit aufweist, der erste leitfähige Film, der Isolierfilm und der zweite leitfähige Film können als Kondensator dienen. Es sei angemerkt, dass der Isolierfilm einen Nitridisolierfilm umfassen kann.
  • Der erste leitfähige Film umfasst einen Cu-Mn-Legierungsfilm. Alternativ handelt es sich bei dem ersten leitfähigen Film um eine Schichtanordnung aus einem Cu-Mn-Legierungsfilm und einem Cu-Film über dem Cu-Mn-Legierungsfilm. Alternativ handelt es sich bei dem ersten leitfähigen Film um eine Schichtanordnung aus einem ersten Cu-Mn-Legierungsfilm, einem Cu-Film über dem ersten Cu-Mn-Legierungsfilm und einem zweiten Cu-Mn-Legierungsfilm über dem Cu-Film.
  • Ein Beschichtungsfilm, der eine Verbindung umfasst, die X enthält, kann in der äußeren Peripherie des ersten leitfähigen Films bereitgestellt sein. In dem Fall, in dem der erste leitfähige Film einen Cu-Mn-Legierungsfilm umfasst, kann Manganoxid in der äußeren Peripherie des ersten leitfähigen Films bereitgestellt sein.
  • Der Oxidhalbleiterfilm, der Leitfähigkeit aufweist, umfasst ein Kristallteil, und eine c-Achse des Kristallteils kann parallel zu einem Normalenvektor der Oberfläche sein, auf der der Oxidhalbleiterfilm ausgebildet ist.
  • Der Oxidhalbleiterfilm, der Leitfähigkeit aufweist, kann ein In-M-Zn-Oxid (M ist Al, Ga, Y, Zr, Sn, La, Ce oder Nd) enthalten.
  • Nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann eine neuartige Halbleitervorrichtung bereitgestellt werden, bei der ein Metallfilm, der Kupfer enthält, für eine Leitung, eine Signalleitung oder dergleichen in einem Transistor verwendet wird, bei dem ein Oxidhalbleiterfilm verwendet wird. Nach einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung bereitgestellt werden, bei der ein Metallfilm, der Kupfer enthält, für eine Leitung, eine Signalleitung oder dergleichen in einem Transistor verwendet wird, bei dem ein Oxidhalbleiterfilm verwendet wird. Nach einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann eine neuartige Halbleitervorrichtung bereitgestellt werden, bei der eine Form eines Metallfilms, der Kupfer enthält, vorteilhaft in einem Transistor ist, bei dem ein Oxidhalbleiterfilm verwendet wird. Nach einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann eine neuartige Halbleitervorrichtung, deren Produktivität verbessert worden ist, bereitgestellt werden. Nach einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann eine neuartige Halbleitervorrichtung oder ein Verfahren zum Herstellen der neuartigen Halbleitervorrichtung bereitgestellt werden.
  • Es sei angemerkt, dass die Beschreibung dieser Effekte das Vorhandensein weiterer Effekte nicht beeinträchtigt. Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es unnötig, sämtliche Effekte zu erzielen. Weitere Effekte sind aus der Erläuterung der Beschreibung, der Zeichnungen, der Patentansprüche und dergleichen ersichtlich und können davon abgeleitet werden.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • In den beiliegenden Zeichnungen:
  • 1A bis 1E sind Querschnittsansichten, die Ausführungsformen einer Halbleitervorrichtung der vorliegenden Erfindung darstellen;
  • 2A bis 2D sind Querschnittsansichten, die eine Ausführungsform eines Herstellungsverfahrens für eine Halbleitervorrichtung der vorliegenden Erfindung darstellen;
  • 3A bis 3D sind Querschnittsansichten, die eine Ausführungsform eines Herstellungsverfahrens für eine Halbleitervorrichtung der vorliegenden Erfindung darstellen;
  • 4A bis 4C sind Querschnittsansichten, die eine Ausführungsform eines Herstellungsverfahrens für eine Halbleitervorrichtung der vorliegenden Erfindung darstellen;
  • 5A bis 5F sind Querschnittsansichten, die Ausführungsformen einer Halbleitervorrichtung der vorliegenden Erfindung darstellen;
  • 6A bis 6C sind Querschnittsansichten, die Ausführungsformen einer Halbleitervorrichtung der vorliegenden Erfindung darstellen;
  • 7A bis 7D sind Querschnittsansichten, die Ausführungsformen einer Halbleitervorrichtung der vorliegenden Erfindung darstellen;
  • 8A und 8B sind Schaltpläne, die jeweils eine Ausführungsform einer Halbleitervorrichtung der vorliegenden Erfindung zeigen;
  • 9A und 9B sind eine Draufsicht und eine Querschnittsansicht, die eine Ausführungsform einer Halbleitervorrichtung der vorliegenden Erfindung darstellen;
  • 10A und 10B sind Querschnittsansichten, die Ausführungsformen einer Halbleitervorrichtung der vorliegenden Erfindung darstellen;
  • 11A bis 11C sind Querschnittsansichten, die Ausführungsformen einer Halbleitervorrichtung der vorliegenden Erfindung darstellen;
  • 12A bis 12C sind Querschnittsansichten, die Ausführungsformen einer Halbleitervorrichtung der vorliegenden Erfindung darstellen;
  • 13A und 13B sind Querschnittsansichten, die Ausführungsformen einer Halbleitervorrichtung der vorliegenden Erfindung darstellen;
  • 14A bis 14C sind Querschnittsansichten, die Ausführungsformen einer Halbleitervorrichtung der vorliegenden Erfindung darstellen;
  • 15A bis 15C sind ein Blockdiagramm und Schaltpläne, die eine Ausführungsform einer Anzeigevorrichtung darstellen;
  • 16 ist eine Draufsicht, die eine Ausführungsform einer Anzeigevorrichtung darstellt;
  • 17 ist eine Querschnittsansicht, die eine Ausführungsform einer Anzeigevorrichtung darstellt;
  • 18A bis 18D sind Querschnittsansichten, die eine Ausführungsform eines Herstellungsverfahrens für eine Anzeigevorrichtung darstellen;
  • 19A bis 19C sind Querschnittsansichten, die eine Ausführungsform eines Herstellungsverfahrens für eine Anzeigevorrichtung darstellen;
  • 20A bis 20C sind Querschnittsansichten, die eine Ausführungsform eines Herstellungsverfahrens für eine Anzeigevorrichtung darstellen;
  • 21A und 21B sind Querschnittsansichten, die eine Ausführungsform eines Herstellungsverfahrens für eine Anzeigevorrichtung darstellen;
  • 22 ist eine Querschnittsansicht, die eine Ausführungsform einer Anzeigevorrichtung darstellt;
  • 23 ist eine Querschnittsansicht, die eine Ausführungsform einer Anzeigevorrichtung darstellt;
  • 24 ist eine Querschnittsansicht, die eine Ausführungsform einer Anzeigevorrichtung darstellt;
  • 25 ist eine Querschnittsansicht, die eine Ausführungsform einer Anzeigevorrichtung darstellt;
  • 26A und 26B sind Querschnittsansichten, die jeweils eine Ausführungsform eines Transistors darstellen;
  • 27 ist eine Draufsicht, die eine Ausführungsform einer Anzeigevorrichtung darstellt;
  • 28 ist eine Querschnittsansicht, die eine Ausführungsform einer Anzeigevorrichtung darstellt;
  • 29A bis 29C sind Querschnittsansichten, die eine Ausführungsform eines Herstellungsverfahrens für eine Anzeigevorrichtung darstellen;
  • 30A bis 30C sind Querschnittsansichten, die eine Ausführungsform eines Herstellungsverfahrens für eine Anzeigevorrichtung darstellen;
  • 31 ist eine Querschnittsansicht, die eine Ausführungsform einer Anzeigevorrichtung darstellt;
  • 32 ist eine Querschnittsansicht, die eine Ausführungsform einer Anzeigevorrichtung darstellt;
  • 33A bis 33C sind Querschnittsansichten, die eine Ausführungsform eines Herstellungsverfahrens für eine Anzeigevorrichtung darstellen;
  • 34A und 34B sind Querschnittsansichten, die jeweils eine Ausführungsform einer Anzeigevorrichtung darstellen;
  • 35 ist eine Querschnittsansicht, die eine Ausführungsform einer Anzeigevorrichtung darstellt;
  • 36 ist eine Querschnittsansicht, die eine Ausführungsform einer Anzeigevorrichtung darstellt;
  • 37A bis 37D sind Cs-korrigierte hochauflösende TEM-Bilder (Cs-corrected high-resolution TEM images) eines Querschnitts eines CAAC-OS und eine schematische Querschnittsansicht eines CAAC-OS;
  • 38A bis 38D sind Cs-korrigierte hochauflösende TEM-Bilder einer Ebene eines CAAC-OS;
  • 39A bis 39C zeigen Strukturanalysen mittels XRD eines CAAC-OS und eines einkristallinen Oxidhalbleiters;
  • 40A und 40B zeigen Elektronenbeugungsbilder eines CAAC-OS;
  • 41 zeigt eine Veränderung von Kristallteilen eines In-Ga-Zn-Oxids infolge von Elektronenbestrahlung;
  • 42A und 42B sind schematische Ansichten, die Abscheidungsmodelle eines CAAC-OS und eines nc-OS zeigen;
  • 43A bis 43C zeigen einen InGaZnO4-Kristall und ein Pellet;
  • 44A bis 44D sind schematische Ansichten, die ein Abscheidungsmodell eines CAAC-OS darstellen;
  • 45A und 45B stellen einen InGaZnO4-Kristall dar;
  • 46A und 46B zeigen eine Struktur und dergleichen von InGaZnO4 vor der Kollision eines Atoms;
  • 47A und 47B zeigen eine Struktur und dergleichen von InGaZnO4 nach der Kollision eines Atoms;
  • 48A und 48B zeigen die Flugbahnen von Atomen nach der Kollision von Atomen;
  • 49A und 49B sind Querschnitts-HAADF-STEM-Bilder eines CAAC-OS und eines Targets;
  • 50 zeigt die Temperaturabhängigkeit des spezifischen Widerstands eines Oxidhalbleiterfilms;
  • 51 stellt ein Anzeigemodul dar;
  • 52A bis 52E sind jeweils eine Außenansicht eines elektronischen Geräts einer Ausführungsform; und
  • 53A und 53B zeigen ein STEM-Bild einer Probe und ein Ergebnis der EDX-Analyse.
  • Beste Methode zum Durchführen der Erfindung
  • Ausführungsformen werden im Folgenden anhand von Zeichnungen beschrieben. Jedoch können die Ausführungsformen in unterschiedlicher Weise implementiert werden. Es ist für Fachleute leicht verständlich, dass Modi und Details auf verschiedene Weise verändert werden können, ohne dabei vom Gedanken und Schutzbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Demzufolge sollte die vorliegende Erfindung nicht als auf die folgende Beschreibung der Ausführungsformen beschränkt angesehen werden.
  • In den Zeichnungen ist die Größe, die Schichtdicke oder der Bereich für das bessere Verständnis in einigen Fällen übertrieben dargestellt. Demzufolge sind Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung nicht auf derartige Größenverhältnisse beschränkt. Es sei angemerkt, dass die Zeichnungen schematische Ansichten sind, die Idealbeispiele zeigen, und Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind nicht auf die Formen oder Werte, die in den Zeichnungen gezeigt werden, beschränkt.
  • Es sei angemerkt, dass in dieser Beschreibung Ordnungszahlen, wie z. B. „erste”, „zweite” und „dritte”, verwendet werden, um eine Verwechslung zwischen Komponenten zu vermeiden, und die Begriffe schränken die Komponenten in ihrer Anzahl nicht ein.
  • Es sei angemerkt, dass in dieser Beschreibung Begriffe zum Erläutern der Anordnung, wie z. B. „über”, „oberhalb”, „unter” und „unterhalb”, der Einfachheit halber beim Beschreiben einer Positionsbeziehung zwischen Komponenten anhand von Zeichnungen verwendet werden. Die Positionsbeziehung zwischen Komponenten ändert sich in angemessener Weise entsprechend der Richtung, in der jede Komponente beschrieben wird. Demzufolge ist die Positionsbeziehung nicht auf einen in dieser Beschreibung verwendeten Begriff beschränkt und kann situationsabhängig in angemessener Weise mit einem anderen Begriff erklärt werden.
  • In dieser Beschreibung und dergleichen ist ein Transistor ein Element, das mindestens drei Anschlüsse aufweist, nämlich ein Gate, einen Drain und eine Source. Zudem weist der Transistor einen Kanalbereich zwischen einem Drain (einem Drain-Anschluss, einem Drain-Bereich oder einer Drain-Elektrodenschicht) und einer Source (einem Source-Anschluss, einem Source-Bereich oder einer Source-Elektrodenschicht) auf, und Strom kann durch den Drain, den Kanalbereich und die Source fließen. Es sei angemerkt, dass in dieser Beschreibung und dergleichen ein Kanalbereich einen Bereich bezeichnet, durch den Strom hauptsächlich fließt.
  • Des Weiteren könnten, wenn beispielsweise Transistoren mit unterschiedlichen Polaritäten verwendet werden oder wenn eine Stromflussrichtung im Schaltungsbetrieb geändert wird, die Funktionen einer Source und eines Drains miteinander vertauscht werden. Deshalb können die Begriffe „Source” und „Drain” in dieser Beschreibung und dergleichen vertauscht werden.
  • Es sei angemerkt, dass der Ausdruck „elektrisch verbunden” in dieser Beschreibung und dergleichen auch den Fall umfasst, in dem Komponenten über ein „Objekt mit einer elektrischen Funktion” verbunden sind. Es gibt keine besondere Beschränkung hinsichtlich eines „Objekts mit einer elektrischen Funktion”, solange zwischen Komponenten, die über das Objekt verbunden sind, elektrische Signale gesendet und empfangen werden können. Beispiele für ein „Objekt mit einer elektrischen Funktion” sind ein Schaltelement, wie z. B. ein Transistor, ein Widerstand, eine Spule, ein Kondensator und Elemente mit verschiedenen Funktionen sowie eine Elektrode und eine Leitung.
  • (Ausführungsform 1)
  • Bei dieser Ausführungsform wird eine Halbleitervorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung anhand von 1A bis 1E, 2A bis 2D, 3A bis 3D, 4A bis 4C, 5A bis 5F und 6A bis 6C beschrieben. Bei dieser Ausführungsform werden eine Struktur eines Oxidhalbleiterfilms, der Leitfähigkeit aufweist, und eines leitfähigen Films, der in Kontakt mit dem Oxidhalbleiterfilm ist, sowie deren Herstellungsverfahren beschrieben. Dabei dient der Oxidhalbleiterfilm, der Leitfähigkeit aufweist, als Elektrode oder Leitung.
  • 1A bis 1E sind Querschnittsansichten eines Oxidhalbleiterfilms, der Leitfähigkeit aufweist, und eines leitfähigen Films, der in Kontakt mit dem Oxidhalbleiterfilm ist, die in einer Halbleitervorrichtung enthalten sind.
  • In 1A sind ein Isolierfilm 153, ein Oxidhalbleiterfilm 155b, der Leitfähigkeit aufweist und sich über dem Isolierfilm 153 befindet, und ein leitfähiger Film 159, der in Kontakt mit dem Oxidhalbleiterfilm 155b ist, der Leitfähigkeit aufweist, über einem Substrat 151 ausgebildet.
  • Des Weiteren kann, wie in 1B dargestellt, ein Isolierfilm 157 über dem Isolierfilm 153, dem Oxidhalbleiterfilm 155b, der Leitfähigkeit aufweist, und dem leitfähigen Film 159 ausgebildet werden.
  • Alternativ kann, wie in 1C dargestellt, der Oxidhalbleiterfilm 155b, der Leitfähigkeit aufweist, über einem Isolierfilm 157a ausgebildet werden. In diesem Fall kann ein Isolierfilm 153a über dem Oxidhalbleiterfilm 155b, der Leitfähigkeit aufweist, und dem leitfähigen Film 159 bereitgestellt sein.
  • Der Oxidhalbleiterfilm 155b, der Leitfähigkeit aufweist, wird typischerweise aus einem Metalloxidfilm, wie z. B. einem In-Ga-Oxidfilm, einem In-Zn-Oxidfilm oder einem In-M-Zn-Oxidfilm (M ist Al, Ga, Y, Zr, Sn, La, Ce oder Nd) ausgebildet. Es sei angemerkt, dass der Oxidhalbleiterfilm 155b, der Leitfähigkeit aufweist, eine Lichtdurchlässigkeitseigenschaft aufweist.
  • In dem Fall, in dem der Oxidhalbleiterfilm 155b, der Leitfähigkeit aufweist, einen In-M-Zn-Oxidfilm enthält, sind die In- und M-Anteile, ausgehend von der Annahme, dass die Summe von In und M 100 Atom-% beträgt, vorzugsweise wie folgt: Der Atomprozentsatz von In ist höher als 25 Atom-% und der Atomprozentsatz von M ist niedriger als 75 Atom-%, oder stärker bevorzugt ist der Atomprozentsatz von In höher als 34 Atom-% und der Atomprozentsatz von M ist niedriger als 66 Atom-%.
  • Die Energielücke des Oxidhalbleiterfilms 155b, der Leitfähigkeit aufweist, beträgt 2 eV oder mehr, vorzugsweise 2,5 eV oder mehr, stärker bevorzugt 3 eV oder mehr.
  • Die Dicke des Oxidhalbleiterfilms 155b, der Leitfähigkeit aufweist, ist größer als oder gleich 3 nm und kleiner als oder gleich 200 nm, bevorzugt größer als oder gleich 3 nm und kleiner als oder gleich 100 nm, stärker bevorzugt größer als oder gleich 3 nm und kleiner als oder gleich 50 nm.
  • In dem Fall, in dem der Oxidhalbleiterfilm 155b, der Leitfähigkeit aufweist, ein In-M-Zn-Oxidfilm ist (M ist Al, Ga, Y, Zr, Sn, La, Ce oder Nd), erfüllt das Atomverhältnis der Metallelemente eines Sputtertargets, das zum Ausbilden des In-M-Zn-Oxidfilms verwendet wird, vorzugsweise In ≥ M und Zn ≥ M. Als Atomverhältnis der Metallelemente eines derartigen Sputtertargets wird In:M:Zn = 1:1:1, In:M:Zn = 1:1:1,2, In:M:Zn = 2:1:1,5, In:M:Zn = 2:1:2,3, In:M:Zn = 2:1:3, In:M:Zn = 3:1:2 oder dergleichen bevorzugt. Es sei angemerkt, dass der Anteil von jedem Metallelement in dem Atomverhältnis des ausgebildeten Oxidhalbleiterfilms 155b, der Leitfähigkeit aufweist, in einem Fehlerbereich von ±40% von dem vorstehenden Atomverhältnis des Sputtertargets abweicht.
  • Der Oxidhalbleiterfilm 155b, der Leitfähigkeit aufweist, kann beispielsweise eine nicht-einkristalline Struktur aufweisen. Die nicht-einkristalline Struktur umfasst beispielsweise einen kristallinen Oxidhalbleiter mit Ausrichtung bezüglich der c-Achse (c-axis aligned crystalline Oxide semiconductor, CAAC-OS), der später beschrieben wird, eine polykristalline Struktur, eine mikrokristalline Struktur, die später beschrieben wird, und eine amorphe Struktur. Unter den nicht-einkristallinen Strukturen weist die amorphe Struktur die höchste Dichte der Defektniveaus (defect levels) auf, während der CAAC-OS die niedrigste Dichte der Defektniveaus aufweist.
  • Es sei angemerkt, dass der Oxidhalbleiterfilm 155b, der Leitfähigkeit aufweist, ein Mischfilm sein kann, der zwei oder mehr der folgenden Bereiche umfasst: einen Bereich mit einer amorphen Struktur, einen Bereich mit einer mikrokristallinen Struktur, einen Bereich mit einer polykristallinen Struktur, einen CAAC-OS-Bereich und einen Bereich mit einer einkristallinen Struktur. Der Mischfilm weist in einigen Fällen eine einschichtige Struktur auf, die beispielsweise zwei oder mehr der folgenden Bereiche umfasst: einen Bereich mit einer amorphen Struktur, einen Bereich mit einer mikrokristallinen Struktur, einen Bereich mit einer polykristallinen Struktur, einen CAAC-OS-Bereich und einen Bereich mit einer einkristallinen Struktur. Des Weiteren weist der Mischfilm in einigen Fällen eine mehrschichtige Struktur aus zwei oder mehr der folgenden Bereiche auf: einem Bereich mit einer amorphen Struktur, einem Bereich mit einer mikrokristallinen Struktur, einem Bereich mit einer polykristallinen einschichtigen Struktur, einem CAAC-OS-Bereich und einem Bereich mit einer einkristallinen Struktur.
  • Der Isolierfilm 157 und der Isolierfilm 157a werden vorzugsweise aus einem Film ausgebildet, der Wasserstoff enthält, typischerweise aus einem Siliziumnitridfilm, der Wasserstoff enthält. Wenn die Isolierfilme 157 und 157a in Kontakt mit einem Oxidhalbleiterfilm Wasserstoff enthalten, wird der Wasserstoff dem Oxidhalbleiterfilm zugeführt, so dass der Oxidhalbleiterfilm 155b, der Leitfähigkeit aufweist, ausgebildet werden kann.
  • Der Oxidhalbleiterfilm 155b, der Leitfähigkeit aufweist, enthält eine Verunreinigung. Wasserstoff wird als Beispiel für die Verunreinigung angegeben, die in dem Oxidhalbleiterfilm 155b, der Leitfähigkeit aufweist, enthalten ist. Anstelle von Wasserstoff kann Bor, Phosphor, Stickstoff, Zinn, Antimon, ein Edelgas-Element, ein Alkalimetall, ein Erdalkalimetall oder dergleichen als Verunreinigung enthalten sein.
  • Die Wasserstoffkonzentration in dem Oxidhalbleiterfilm 155b, der Leitfähigkeit aufweist, ist höher als oder gleich 8 × 1019 Atome/cm3, bevorzugt höher als oder gleich 1 × 1020 Atome/cm3, stärker bevorzugt höher als oder gleich 5 × 1020 Atome/cm3. Die Wasserstoffkonzentration in dem Oxidhalbleiterfilm 155b, der Leitfähigkeit aufweist, ist niedriger als oder gleich 20 Atom-%, bevorzugt niedriger als oder gleich 1 × 1022 Atome/cm3. Es sei angemerkt, dass die Konzentration von Wasserstoff in dem Oxidhalbleiterfilm 155b mittels Sekundärionen-Massenspektrometrie (SIMS) oder Wasserstoffvorwärtsstreuung (hydrogen forward scattering, HFS) gemessen wird.
  • Da der Oxidhalbleiterfilm 155b, der Leitfähigkeit aufweist, Defekte und Verunreinigungen enthält, besitzt er eine Leitfähigkeit. Der spezifische Widerstand des Oxidhalbleiterfilms 155b, der Leitfähigkeit aufweist, ist vorzugsweise höher als oder gleich 1 × 10–3 Ωcm und niedriger als 1 × 104 Ωcm, stärker bevorzugt höher als oder gleich 1 × 10–3 Ωcm und niedriger als 1 × 10–1 Ωcm.
  • Der Oxidhalbleiterfilm 155b, der Leitfähigkeit aufweist, enthält neben Verunreinigungen Defekte. Der Oxidhalbleiterfilm 155b, der Leitfähigkeit aufweist, ist typischerweise ein Film, in dem Defekte auf Grund von freigesetztem Sauerstoff bei einer Wärmebehandlung im Vakuum während des Ausbildungsprozesses entstehen, ein Film, in dem Defekte durch Hinzufügen eines Edelgases entstehen, oder ein Film, in dem Defekte durch Plasmaaussetzung während des Abscheidungsprozesses oder des Ätzprozesses des leitfähigen Films 159 entstehen. Als Beispiel für den Defekt, der in dem Oxidhalbleiterfilm 155b, der Leitfähigkeit aufweist, enthalten ist, kann eine Sauerstofffehlstelle angegeben werden.
  • Wenn einem Oxidhalbleiter, der Sauerstofffehlstellen enthält, Wasserstoff zugesetzt wird, dringt Wasserstoff in die Sauerstofffehlstellen ein und bildet ein Donatorniveau in der Nähe des Leitungsbandes. Folglich wird die Leitfähigkeit des Oxidhalbleiters erhöht, so dass der Oxidhalbleiter zu einem Leiter wird. Ein Oxidhalbleiter, der zu einem Leiter geworden ist, kann als Oxidleiter bezeichnet werden. Das heißt, dass der Oxidhalbleiterfilm 155b, der Leitfähigkeit aufweist, aus einem Oxidleiterfilm ausgebildet werden kann. Oxidhalbleiter weisen im Allgemeinen auf Grund ihrer großen Energielücke eine Eigenschaft zum Durchlassen von sichtbarem Licht auf. Ein Oxidleiter ist ein Oxidhalbleiter mit einem Donatorniveau in der Nähe des Leitungsbandes. Demzufolge ist der durch das Donatorniveau bedingte Absorptionseinfluss gering, und ein Oxidleiter weist eine Eigenschaft zum Durchlassen von sichtbarem Licht auf, die mit derjenigen eines Oxidhalbleiters vergleichbar ist.
  • Der leitfähige Film 159 umfasst vorzugsweise mindestens einen Cu-X-Legierungsfilm (X ist Mn, Ni, Cr, Fe, Co, Mo, Ta oder Ti) (im Folgenden vereinfacht als Cu-X-Legierungsfilm bezeichnet), und beispielsweise weist der leitfähige Film 159 vorzugsweise eine einschichtige Struktur aus dem Cu-X-Legierungsfilm oder eine mehrschichtige Struktur auf, die den Cu-X-Legierungsfilm umfasst. Als mehrschichtige Struktur, die den Cu-X-Legierungsfilm umfasst, wird eine mehrschichtige Struktur aus dem Cu-X-Legierungsfilm und einem leitfähigen Film angegeben, der ein Material mit geringem Widerstand, wie z. B. Kupfer (Cu), Aluminium (Al), Gold (Au) oder Silber (Ag), eine Legierung davon, oder eine Verbindung enthält, die eines dieser Materialien als ihren Hauptbestandteil umfasst (im Folgenden als leitfähiger Film, der ein Material mit geringem Widerstand enthält, bezeichnet).
  • Hier weist der leitfähige Film 159 eine mehrschichtige Struktur aus einem leitfähigen Film 159a, der in Kontakt mit dem Oxidhalbleiterfilm 155b ist, der Leitfähigkeit aufweist, und einem leitfähigen Film 159b auf, der in Kontakt mit dem leitfähigen Film 159a ist. Des Weiteren wird der Cu-X-Legierungsfilm als leitfähiger Film 159a verwendet und der leitfähige Film, der ein Material mit geringem Widerstand enthält, wird als leitfähiger Film 159b verwendet.
  • Der leitfähige Film 159 dient ebenfalls als Anschlussleitung oder dergleichen. Der leitfähige Film 159 umfasst den leitfähigen Film 159a, bei dem der Cu-X-Legierungsfilm verwendet wird, und den leitfähigen Film 159b, bei dem der leitfähige Film verwendet wird, der ein Material mit geringem Widerstand enthält, wodurch selbst in dem Fall, in dem ein großes Substrat als Substrat 151 verwendet wird, eine Halbleitervorrichtung, bei der eine Leitungsverzögerung unterdrückt wird, hergestellt werden kann.
  • Der leitfähige Film 159, der den Cu-X-Legierungsfilm umfasst, ist über dem Oxidhalbleiterfilm 155b, der Leitfähigkeit aufweist, ausgebildet, wodurch die Adhäsion zwischen dem Oxidhalbleiterfilm 155b, der Leitfähigkeit aufweist, und dem leitfähigen Film 159 erhöht werden kann und der Kontaktwiderstand zwischen diesen verringert werden kann.
  • 1D zeigt hier eine vergrößerte Ansicht eines Bereichs, in dem der Oxidhalbleiterfilm 155b, der Leitfähigkeit aufweist, in Kontakt mit dem leitfähigen Film 159 ist. Wenn der Cu-X-Legierungsfilm als leitfähiger Film 159a verwendet wird, der in Kontakt mit dem Oxidhalbleiterfilm 155b ist, der Leitfähigkeit aufweist, ist in einigen Fällen ein Beschichtungsfilm 156 an einer Grenzfläche zwischen dem Oxidhalbleiterfilm 155b, der Leitfähigkeit aufweist, und dem leitfähigen Film 159 ausgebildet. Der Beschichtungsfilm 156 wird unter Verwendung einer Verbindung, die X enthält, ausgebildet. Die Verbindung, die X enthält, wird durch Reaktion von X in dem Cu-X-Legierungsfilm, der in dem leitfähigen Film 159 enthalten ist, und einem Element gebildet, das in dem Oxidhalbleiterfilm 155b, der Leitfähigkeit aufweist, oder dem Isolierfilm 157 enthalten ist. Als Verbindung, die X enthält, wird ein Oxid, das X enthält, ein Nitrid, das X enthält, Silizid, das X enthält, Carbid, das X enthält, und dergleichen angegeben. Als Beispiele für das Oxid, das X enthält, werden X-Oxid, In-X-Oxid, Ga-X-Oxid, In-Ga-X-Oxid, In-Ga-Zn-X-Oxid und dergleichen angegeben. Durch Ausbilden des Beschichtungsfilms 156, der als Sperrschicht gegen Cu dient, kann der Eintritt von Cu des Cu-X-Legierungsfilms in den Oxidhalbleiterfilm 155b, der Leitfähigkeit aufweist, unterdrückt werden.
  • Als Beispiel für den leitfähigen Film 159a wird ein Cu-Mn-Legierungsfilm verwendet, wodurch die Adhäsion zwischen dem leitfähigen Film 159a und dem darunter liegenden Oxidhalbleiterfilm 155b, der Leitfähigkeit aufweist, erhöht werden kann. Des Weiteren kann ein vorteilhafter ohmscher Kontakt zwischen dem leitfähigen Film 159 und dem Oxidhalbleiterfilm 155b, der Leitfähigkeit aufweist, erhalten werden, indem der Cu-Mn-Legierungsfilm verwendet wird.
  • Als konkretes Beispiel wird der Beschichtungsfilm 156 in einigen Fällen auf die folgende Weise ausgebildet: Nach der Ausbildung des Cu-Mn-Legierungsfilms segregiert Mn in dem Cu-Mn-Legierungsfilm an der Grenzfläche zwischen dem Oxidhalbleiterfilm 155b, der Leitfähigkeit aufweist, und dem leitfähigen Film 159a, indem eine Wärmebehandlung bei einer Temperatur von höher als oder gleich 150°C und niedriger als oder gleich 450°C, vorzugsweise bei einer Temperatur von höher als oder gleich 250°C und niedriger als oder gleich 350°C durchgeführt wird oder indem der Isolierfilm 157 ausgebildet wird, während er erwärmt wird. Der Beschichtungsfilm 156 kann Mn-Oxid, das durch Oxidation des Mn gebildet wird, oder In-Mn-Oxid, Ga-Mn-Oxid, In-Ga-Mn-Oxid, In-Ga-Zn-Mn-Oxid oder dergleichen enthalten, die durch Reaktion zwischen dem segregierten Mn und einem Bestandselement des Oxidhalbleiterfilms 155b, der Leitfähigkeit aufweist, gebildet werden. Durch den Beschichtungsfilm 156 wird die Adhäsion zwischen dem Oxidhalbleiterfilm 155b, der Leitfähigkeit aufweist, und dem leitfähigen Film 159a verbessert. Des Weiteren wird durch die Segregation von Mn in dem Cu-Mn-Legierungsfilm ein Teil des Cu-Mn-Legierungsfilms zu einem reinen Cu-Film, so dass der leitfähige Film 159a eine hohe Leitfähigkeit erlangen kann.
  • Alternativ kann, wie in 1E dargestellt, ein Beschichtungsfilm 156a in einigen Fällen auf mindestens einer von der Unterseite, der Seitenfläche und der Oberseite des leitfähigen Films 159, vorzugsweise in der äußeren Peripherie des leitfähigen Films 159, ausgebildet werden. Der Beschichtungsfilm 156 wird unter Verwendung einer Verbindung, die X enthält, ausgebildet. Die Verbindung, die X enthält, wird durch Reaktion von X in dem Cu-X-Legierungsfilm, der in dem leitfähigen Film 159 enthalten ist, und einem Element gebildet, das in dem Oxidhalbleiterfilm 155b, der Leitfähigkeit aufweist, oder dem Isolierfilm 157 enthalten ist. Als Verbindung, die X enthält, wird ein Oxid, das X enthält, ein Nitrid, das X enthält, Silizid, das X enthält, Carbid, das X enthält, und dergleichen angegeben.
  • In dem Fall, in dem ein Oxidisolierfilm als Isolierfilm 157 ausgebildet wird, wird in einem Bereich, in dem der Beschichtungsfilm 156a in Kontakt mit dem leitfähigen Film 159b ist, ein Oxid eines Materials mit geringem Widerstand ausgebildet. Es sei angemerkt, dass X in dem Cu-X-Legierungsfilm in einigen Fällen in dem Bereich enthalten ist, in dem der Beschichtungsfilm 156a in Kontakt mit dem leitfähigen Film 159b ist. Dies liegt vermutlich an einer Anlagerung von einem Rückstand, der während des Ätzens des leitfähigen Films 159a entsteht, der Anlagerung von dem Rückstand während der Ausbildung des Isolierfilms 157, der Anlagerung von dem Rückstand bei der Wärmebehandlung oder dergleichen. Des Weiteren wird X in dem Cu-X-Legierungsfilm in einigen Fällen zu einem Oxid oxidiert.
  • Beispielsweise wird ein Kupfer-(Cu-)Film vorzugsweise als leitfähiger Film 159b verwendet, da die Dicke des leitfähigen Films 159b erhöht werden kann, um die Leitfähigkeit des leitfähigen Films 159 zu verbessern. Hier bezieht sich der Kupfer-(Cu-)Film auf reines Kupfer (Cu), und die Reinheit ist vorzugsweise 99% oder höher. Es sei angemerkt, dass das reine Kupfer (Cu) ein Verunreinigungselement von mehreren Prozent enthalten kann.
  • Der leitfähige Film 159 umfasst den Cu-X-Legierungsfilm, wodurch eine Halbleitervorrichtung erhalten werden kann, in der ein Eintritt von Kupfer (Cu) in den Oxidhalbleiterfilm 155b, der Leitfähigkeit aufweist, unterdrückt wird und eine Leitung eine hohe Leitfähigkeit aufweist.
  • Verschiedene Substrate können ohne besondere Beschränkung als Substrat 151 verwendet werden. Beispiele für das Substrat umfassen ein Halbleitersubstrat (z. B. ein einkristallines Substrat oder ein Siliziumsubstrat), ein Silicon-on-Insulator-(Silizium auf einem Isolator, SOI-)Substrat, ein Glassubstrat, ein Quarzsubstrat, ein Kunststoffsubstrat, ein Metallsubstrat, ein Edelstahlsubstrat, ein Substrat, das eine Edelstahlfolie umfasst, ein Wolframsubstrat, ein Substrat, das eine Wolframfolie umfasst, ein flexibles Substrat, einen Befestigungsfilm, Papier, das ein Fasermaterial umfasst, und einen Basismaterialfilm. Als Beispiel für ein Glassubstrat kann ein Bariumborosilikatglas-Substrat, ein Aluminoborosilikatglas-Substrat, ein Kalknatronglas-Substrat oder dergleichen angegeben werden. Beispiele für ein flexibles Substrat, einen Befestigungsfilm, einen Basismaterialfilm und dergleichen umfassen das Folgende: Kunststoffe, die durch Polyethylenterephthalat (PET), Polyethylennaphthalat (PEN) und Polyethersulfon (PES) typisiert werden; ein synthetisches Harz, wie z. B. Acryl; Polypropylen; Polyester; Polyvinylfluorid; Polyvinylchlorid; Polyamid; Polyimid; Aramid; Epoxid; einen durch Verdampfung ausgebildeten anorganischen Film und Papier. Die Verwendung von Halbleitersubstraten, einkristallinen Substraten, SOI-Substraten oder dergleichen ermöglicht insbesondere die Herstellung von kleinen Transistoren mit geringen Schwankungen der Eigenschaften, Größe, Form oder dergleichen und mit Hochstromfähigkeit. Eine Schaltung, bei der derartige Transistoren verwendet werden, erzielt einen niedrigeren Stromverbrauch der Schaltung oder eine höhere Integration der Schaltung.
  • Des Weiteren kann ein flexibles Substrat als Substrat 151 verwendet werden, und ein Halbleiterelement kann direkt auf dem flexiblen Substrat ausgebildet werden. Alternativ kann eine Trennschicht zwischen dem Substrat 151 und dem Halbleiterelement bereitgestellt sein. Die Trennschicht kann verwendet werden, wenn ein Teil oder das gesamte Halbleiterelement, das über der Trennschicht ausgebildet ist, von dem Substrat 151 getrennt und auf ein anderes Substrat übertragen wird. In einem derartigen Fall kann das Halbleiterelement auch auf ein Substrat mit geringer Wärmebeständigkeit oder auf ein flexibles Substrat übertragen werden. Für die vorstehende Trennschicht kann beispielsweise eine Schichtanordnung, die anorganische Filme, wie z. B. einen Wolframfilm und einen Siliziumoxidfilm, umfasst, oder ein organischer Harzfilm aus Polyimid oder dergleichen, der über einem Substrat ausgebildet ist, verwendet werden.
  • Beispiele für ein Substrat, auf das ein Transistor übertragen wird, umfassen, zusätzlich zu den vorstehend beschriebenen Substraten, über denen Transistoren ausgebildet werden können, ein Papiersubstrat, ein Zellglassubstrat, ein Aramidfilm-Substrat, ein Polyimidfilm-Substrat, ein Steinsubstrat, ein Holzsubstrat, ein Stoffsubstrat (einschließlich einer Naturfaser (z. B. Seide, Baumwolle oder Hanf), einer Kunstfaser (z. B. Nylon, Polyurethan oder Polyester), einer Regeneratfaser (z. B. Acetat, Cupro, Viskose oder regenerierter Polyester) oder dergleichen), ein Ledersubstrat, ein Gummisubstrat und dergleichen. Die Verwendung eines derartigen Substrats erlaubt es, einen Transistor mit ausgezeichneten Eigenschaften, einen Transistor mit niedrigem Stromverbrauch oder eine Vorrichtung mit hoher Beständigkeit, hoher Wärmebeständigkeit oder verringertem Gewicht oder verringerter Dicke auszubilden.
  • Als Isolierfilme 153 und 153a können eine Einzelschicht oder eine Mehrfachschicht, die einen Oxidisolierfilm, wie z. B. einen Siliziumoxidfilm, einen Siliziumoxynitridfilm, einen Aluminiumoxidfilm, einen Hafniumoxidfilm, einen Galliumoxidfilm oder einen Metalloxidfilm auf Ga-Zn-Basis, umfasst, verwendet werden. Alternativ können die Isolierfilme 153 und 153a unter Verwendung eines Materials mit hohem k, wie z. B. Hafniumsilikat (HfSiOx), Hafniumsilikat, dem Stickstoff zugesetzt worden ist (HfSixOyNz), Hafniumaluminat, dem Stickstoff zugesetzt worden ist (HfAlxOyNz), Hafniumoxid oder Yttriumoxid, ausgebildet werden. Es sei angemerkt, dass in dieser Beschreibung ein „Siliziumoxynitridfilm” einen Film, der mehr Sauerstoff als Stickstoff enthält, bezeichnet und dass ein „Siliziumnitridoxidfilm” einen Film, der mehr Stickstoff als Sauerstoff enthält, bezeichnet.
  • Alternativ können die Isolierfilme 153 und 153a unter Verwendung eines Nitridisolierfilms, wie z. B. eines Siliziumnitridfilms, eines Siliziumnitridoxidfilms, eines Aluminiumnitridfilms oder eines Aluminiumnitridoxidfilms, ausgebildet werden.
  • <Ausbildungsverfahren 1 des Oxidhalbleiterfilms 155b, der Leitfähigkeit aufweist, und des leitfähigen Films 159>
  • Zunächst wird ein Verfahren zum Ausbilden des Oxidhalbleiterfilms 155b, der Leitfähigkeit aufweist, und des leitfähigen Films 159, die in 1A dargestellt werden, anhand von 2A bis 2D beschrieben.
  • Zuerst wird das Substrat 151 vorbereitet. Dabei wird ein Glassubstrat als Substrat 151 verwendet.
  • Der Isolierfilm 153 ist, wie in 2A dargestellt, über dem Substrat 151 ausgebildet, und ein Oxidhalbleiterfilm 155 ist über dem Isolierfilm 153 ausgebildet. Anschließend wird ein Edelgas 154, wie z. B. Helium, Neon, Argon, Krypton oder Xenon, dem Oxidhalbleiterfilm 155 zugesetzt.
  • Der Isolierfilm 153 kann durch ein Sputterverfahren, ein CVD-Verfahren, ein Vakuumverdampfungsverfahren, ein Pulslaserabscheidungs-(pulsed laser deposition, PLD-)Verfahren, ein thermisches CVD-Verfahren oder dergleichen ausgebildet werden.
  • Ein Ausbildungsverfahren für den Oxidhalbleiterfilm 155 wird nachstehend beschrieben.
  • Ein Oxidhalbleiterfilm wird durch ein Sputterverfahren, ein Beschichtungsverfahren, ein Pulslaserabscheidungsverfahren, ein Laserablationsverfahren, ein thermisches CVD-Verfahren oder dergleichen ausgebildet. Anschließend kann der Oxidhalbleiterfilm 155 ausgebildet werden, indem eine Maske über dem Oxidhalbleiterfilm mit Hilfe eines Photolithografieprozesses ausgebildet wird und der Oxidhalbleiterfilm mit der Maske geätzt wird.
  • Als Sputtergas wird je nach Bedarf ein Edelgas (typischerweise Argon), ein Sauerstoffgas oder ein Gasgemisch aus einem Edelgas und einem Sauerstoffgas verwendet. Im Falle der Verwendung des Gasgemisches aus einem Edelgas und einem Sauerstoffgas wird vorzugsweise der Anteil eines Sauerstoffgases gegenüber einem Edelgas erhöht.
  • Des Weiteren kann ein Target gemäß der Zusammensetzung des auszubildenden Oxidhalbleiterfilms angemessen ausgewählt werden.
  • In dem Fall, in dem der Oxidhalbleiterfilm beispielsweise durch ein Sputterverfahren bei einer Substrattemperatur von höher als oder gleich 150°C und niedriger als oder gleich 750°C, bevorzugt höher als oder gleich 150°C und niedriger als oder gleich 450°C, stärker bevorzugt höher als oder gleich 200°C und niedriger als oder gleich 350°C ausgebildet wird, kann der Oxidhalbleiterfilm ein CAAC-OS-Film sein.
  • Für die Abscheidung des CAAC-OS-Films als Oxidhalbleiterfilm werden vorzugsweise die folgenden Bedingungen verwendet.
  • Indem der Eintritt von Verunreinigungen in den CAAC-OS-Film während der Abscheidung unterdrückt wird, kann verhindert werden, dass der Kristallzustand durch die Verunreinigungen beschädigt wird. Beispielsweise kann die in der Abscheidungskammer vorhandene Verunreinigungskonzentration (z. B. Wasserstoff, Wasser, Kohlendioxid und Stickstoff) verringert werden. Außerdem kann die Verunreinigungskonzentration in einem Abscheidungsgas verringert werden. Insbesondere wird ein Abscheidungsgas verwendet, dessen Taupunkt bei –80°C oder niedriger, bevorzugt bei –100°C oder niedriger liegt.
  • In dem Fall, in dem ein Oxidhalbleiterfilm, z. B. ein In-Ga-Zn-O-Film, unter Verwendung einer Abscheidungseinrichtung ausgebildet wird, bei der ein ALD-Verfahren zu Einsatz kommt, werden ein In(CH3)3-Gas und ein O3-Gas mehrmals nacheinander eingeleitet, um eine In-O-Schicht auszubilden, ein Ga(CH3)3-Gas und ein O3-Gas werden gleichzeitig eingeleitet, um eine GaO-Schicht auszubilden, und dann werden ein Zn(CH3)2-Gas und ein O3-Gas gleichzeitig eingeleitet, um eine ZnO-Schicht auszubilden. Es sei angemerkt, dass die Reihenfolge dieser Schichten nicht auf dieses Beispiel beschränkt ist. Eine Mischverbindungsschicht, wie z. B. eine In-Ga-O-Schicht, eine In-Zn-O-Schicht oder eine Ga-Zn-O-Schicht, kann durch Mischen dieser Gase ausgebildet werden. Es sei angemerkt, dass, obwohl ein H2O-Gas, das durch Bubbling (Sprudeln oder Aufwallen) mit einem Inertgas, wie z. B. Ar, erhalten wird, statt eines O3-Gases verwendet werden kann, es bevorzugt wird, ein O3-Gas zu verwenden, das keinen H enthält. Statt eines In(CH3)3-Gases kann ein In(C2H5)3-Gas verwendet werden. Statt eines Ga(CH3)3-Gases kann ein Ga(C2H5)3-Gas verwendet werden. Darüber hinaus kann ein Zn(CH3)2-Gas verwendet werden.
  • Anschließend können Wasserstoff, Wasser und dergleichen durch eine Wärmebehandlung aus dem Oxidhalbleiterfilm 155 freigesetzt werden, um wenigstens die Wasserstoffkonzentration in dem Oxidhalbleiterfilm 155 zu verringern. Durch die Wärmebehandlung wird Sauerstoff aus dem Oxidhalbleiterfilm 155 freigesetzt, so dass Defekte gebildet werden können. Demzufolge können Schwankungen der Wasserstoffkonzentration in dem Oxidhalbleiterfilm 155b, der später ausgebildet wird, verringert werden. Die Wärmebehandlung wird typischerweise bei einer Temperatur von höher als oder gleich 250°C und niedriger als oder gleich 650°C, vorzugsweise höher als oder gleich 300°C und niedriger als oder gleich 500°C durchgeführt. Die Wärmebehandlung wird typischerweise bei einer Temperatur von höher als oder gleich 300°C und niedriger als oder gleich 400°C, vorzugsweise höher als oder gleich 320°C und niedriger als oder gleich 370°C durchgeführt, wodurch eine Krümmung oder Schrumpfen eines großen Substrats verringert werden kann und die Ausbeute erhöht werden kann.
  • Ein Elektroofen, eine RTA-Einrichtung oder dergleichen kann für die Wärmebehandlung verwendet werden. Unter Verwendung einer RTA-Einrichtung kann die Wärmebehandlung, wenn die Erwärmungszeit kurz ist, bei einer Temperatur von höher als oder gleich der unteren Entspannungsgrenze des Substrats durchgeführt werden. Daher kann die Wärmebehandlungszeit verkürzt werden, und eine Krümmung des Substrats während der Wärmebehandlung kann verringert werden, was besonders bei einem großen Substrat bevorzugt wird.
  • Die Wärmebehandlung kann in einer Atmosphäre aus Stickstoff, Sauerstoff, ultratrockener Luft (Luft, in der der Wassergehalt 20 ppm oder weniger, bevorzugt 1 ppm oder weniger, stärker bevorzugt 10 ppb oder weniger beträgt) oder einem Edelgas (Argon, Helium oder dergleichen) durchgeführt werden. Die Atmosphäre aus Stickstoff, Sauerstoff, ultratrockener Luft oder einem Edelgas enthält vorzugsweise keinen Wasserstoff, kein Wasser und dergleichen.
  • Helium, Neon, Argon, Xenon, Krypton oder dergleichen können in angemessener Weise als Edelgas 154 verwendet werden. Des Weiteren können als Verfahren zum Hinzufügen des Edelgases 154 zu dem Oxidhalbleiterfilm 155 ein Dotierungsverfahren, ein Ionenimplantationsverfahren und dergleichen angegeben werden. Alternativ kann das Edelgas 154 dem Oxidhalbleiterfilm 155 zugesetzt werden, indem der Oxidhalbleiterfilm 155 einem Plasma, das das Edelgas 154 enthält, ausgesetzt wird.
  • Dementsprechend kann, wie in 2B dargestellt, ein Oxidhalbleiterfilm 155a, der Defekte enthält, ausgebildet werden.
  • Anschließend wird der Oxidhalbleiterfilm 155a, der Defekte enthält, in einer Atmosphäre, die Verunreinigungen enthält, erwärmt. Als Verunreinigungen enthaltende Atmosphäre, in der die Wärmebehandlung durchgeführt wird, wird eine Atmosphäre, die eines oder mehrere von Wasserstoff, Stickstoff, Wasserdampf und dergleichen enthält, angegeben.
  • Alternativ wird die Wärmebehandlung durchgeführt, nachdem die Oberfläche des Oxidhalbleiterfilms 155a, der Defekte enthält, einer Lösung, die Bor, Phosphor, ein Alkalimetall, ein Erdalkalimetall oder dergleichen enthält, ausgesetzt worden ist.
  • Die Wärmebehandlung wird vorzugsweise unter einer Bedingung zum Zuführen von Verunreinigungen zu dem Oxidhalbleiterfilm durchgeführt, und typischerweise wird sie bei einer Erwärmungstemperatur von höher als oder gleich 250°C und niedriger als oder gleich 350°C durchgeführt. Indem die Wärmebehandlung bei 350°C oder niedriger durchgeführt wird, können dem Oxidhalbleiterfilm Verunreinigungen zugeführt werden, während das Freisetzen von den Verunreinigungen aus dem Oxidhalbleiterfilm minimiert wird. Es sei angemerkt, dass die Wärmebehandlung vorzugsweise bei einem Druck von höher als oder gleich 0,1 Pa, stärker bevorzugt höher als oder gleich 0,1 Pa und niedriger als oder gleich 101325 Pa, noch stärker bevorzugt höher als oder gleich 1 Pa und niedriger als oder gleich 133 Pa durchgeführt wird.
  • Demzufolge kann, wie in 2C dargestellt, der Oxidhalbleiterfilm 155b, der Leitfähigkeit aufweist, ausgebildet werden. Der Oxidhalbleiterfilm 155b, der Leitfähigkeit aufweist, enthält Defekte und Verunreinigungen. Durch den Effekt der Defekte und der Verunreinigungen kann die Leitfähigkeit des Oxidhalbleiterfilms 155b, der Leitfähigkeit aufweist, gegenüber derjenigen des Oxidhalbleiterfilms 155 erhöht werden. Ein Beispiel für die Wirkungsweise der Defekte und Verunreinigungen ist, dass Wasserstoff in eine Sauerstofffehlstelle eindringt, wodurch ein Elektron, das als Ladungsträger dient, erzeugt wird. Alternativ wird durch die Bindung eines Teils von Wasserstoff an Sauerstoff, der an ein Metallatom gebunden ist, die Erzeugung eines Elektrons herbeigeführt, das als Ladungsträger dient. Durch diese Wirkungsweisen wird die Leitfähigkeit des Oxidhalbleiterfilms erhöht. Demzufolge dient der Oxidhalbleiterfilm 155b, der Leitfähigkeit aufweist, als Elektrode oder Leitung. Des Weiteren weist der Oxidhalbleiterfilm 155b, der Leitfähigkeit aufweist, eine Lichtdurchlässigkeitseigenschaft auf. Demzufolge kann eine lichtdurchlässige Elektrode oder eine lichtdurchlässige Leitung ausgebildet werden.
  • Es sei angemerkt, dass der spezifische Widerstand des Oxidhalbleiterfilms 155b, der Leitfähigkeit aufweist, höher ist als derjenige des leitfähigen Films 159. Demzufolge ist der leitfähige Film 159 vorzugsweise als Anschlussleitung in Kontakt mit dem Oxidhalbleiterfilm 155b.
  • Als Nächstes wird, wie in 2D dargestellt, der leitfähige Film 159 über dem Oxidhalbleiterfilm 155b, der Leitfähigkeit aufweist, ausgebildet. Nachdem eine Schichtanordnung aus dem Cu-X-Legierungsfilm und dem leitfähigen Film, der ein Material mit geringem Widerstand enthält, ausgebildet worden ist, wird hier eine Maske über dem leitfähigen Film, der ein Material mit geringem Widerstand enthält, durch einen Photolithografieprozess ausgebildet, und der Cu-X-Legierungsfilm und der leitfähige Film, der ein Material mit geringem Widerstand enthält, werden unter Verwendung der Maske geätzt, wodurch der leitfähige Film 159 ausgebildet werden kann, in dem der leitfähige Film 159a, der aus dem Cu-X-Legierungsfilm ausgebildet wird, und der leitfähige Film 159b, der aus dem leitfähigen Film ausgebildet wird, der ein Material mit geringem Widerstand enthält, übereinander angeordnet sind.
  • Als Verfahren zum Ätzen des Cu-X-Legierungsfilms und des leitfähigen Films, der ein Material mit geringem Widerstand enthält, können je nach Bedarf ein Trockenätzverfahren oder ein Nassätzverfahren verwendet werden. In dem Fall, in dem ein Kupfer-(Cu-)Film als leitfähiger Film, der ein Material mit geringem Widerstand enthält, verwendet wird, wird vorzugsweise ein Nassätzverfahren verwendet. Der Cu-X-Legierungsfilm kann durch ein Nassätzverfahren geätzt werden; demzufolge kann der leitfähige Film 159, in dem der leitfähige Film 159a, der aus dem Cu-X-Legierungsfilm ausgebildet wird, und der leitfähige Film 159b, der aus dem leitfähigen Film, der ein Material mit geringem Widerstand enthält, ausgebildet wird, übereinander angeordnet sind, in einem einzelnen Nassätzschritt ausgebildet werden, wenn der Cu-X-Legierungsfilm und der Kupfer-(Cu-)Film übereinander angeordnet werden. Als Ätzmittel, das bei dem Nassätzverfahren verwendet wird, wird ein Ätzmittel, das eine organische Säurelösung und Wasserstoffperoxidwasser oder dergleichen enthält, verwendet.
  • Durch die vorstehenden Schritte können der Oxidhalbleiterfilm, der Leitfähigkeit aufweist, und der leitfähige Film, der in Kontakt mit dem Oxidhalbleiterfilm ist, der Leitfähigkeit aufweist, ausgebildet werden
  • <Ausbildungsverfahren 2 des Oxidhalbleiterfilms 155b, der Leitfähigkeit aufweist, und des leitfähigen Films 159>
  • Ein Ausbildungsverfahren für den Oxidhalbleiterfilm 155b, der Leitfähigkeit aufweist, das sich von dem Verfahren in 2A bis 2D unterscheidet, wird anhand von 3A bis 3D beschrieben.
  • Der Isolierfilm 153 ist, wie in 3A dargestellt, über dem Substrat 151 ausgebildet, und der Oxidhalbleiterfilm 155 ist über dem Isolierfilm 153 ausgebildet. Anschließend wird eine Wärmebehandlung in einem Vakuum durchgeführt. Indem die Wärmebehandlung in einem Vakuum durchgeführt wird, wird Sauerstoff aus dem Oxidhalbleiterfilm 155 freigesetzt, so dass, wie in 3B dargestellt, der Oxidhalbleiterfilm 155a, der Defekte enthält, erhalten werden kann. Es sei angemerkt, dass es sich bei einem typischen Beispiel für die Defekte, die in dem Oxidhalbleiterfilm 155a enthalten sind, um Sauerstofffehlstellen handelt.
  • Die Wärmebehandlung wird vorzugsweise unter einer Bedingung zum Freisetzen von Sauerstoff aus dem Oxidhalbleiterfilm durchgeführt, und typischerweise wird sie bei einer Temperatur von höher als oder gleich 350°C und niedriger als oder gleich 800°C, vorzugsweise höher als oder gleich 450°C und niedriger als oder gleich 800°C durchgeführt. Indem die Wärmebehandlung bei 350°C oder höher durchgeführt wird, kann Sauerstoff aus dem Oxidhalbleiterfilm freigesetzt werden. Außerdem kann Sauerstoff unter Aufrechterhaltung der Kristallstruktur des Oxidhalbleiterfilms aus dem Oxidhalbleiterfilm freigesetzt werden, indem die Wärmebehandlung bei einer Temperatur von 800°C oder niedriger durchgeführt wird. Des Weiteren wird die Erwärmung vorzugsweise in einem Vakuum, typischerweise bei einem Druck von höher als oder gleich 1 × 10–7 Pa und niedriger als oder gleich 10 Pa, vorzugsweise höher als oder gleich 1 × 10–7 Pa und niedriger als oder gleich 1 Pa, stärker bevorzugt höher als oder gleich 1 × 10–7 Pa und niedriger als oder gleich 1E–1 Pa durchgeführt.
  • Als Nächstes wird der Oxidhalbleiterfilm 155a, der Defekte enthält, durch ein Verfahren, das demjenigen in 2B ähnlich ist, in einer Atmosphäre, die Verunreinigungen enthält, erwärmt. Als Verunreinigungen enthaltende Atmosphäre, in der die Wärmebehandlung durchgeführt wird, wird eine Atmosphäre, die eines oder mehrere von Wasserstoff, Stickstoff, Wasserdampf und dergleichen enthält, angegeben.
  • Alternativ wird die Wärmebehandlung durchgeführt, nachdem die Oberfläche des Oxidhalbleiterfilms 155a, der Defekte enthält, einer Lösung, die Bor, Phosphor, ein Alkalimetall, ein Erdalkalimetall oder dergleichen enthält, ausgesetzt worden ist.
  • Demzufolge kann, wie in 3C dargestellt, der Oxidhalbleiterfilm 155b, der Leitfähigkeit aufweist, ausgebildet werden.
  • Als Nächstes kann der leitfähige Film 159 durch ein Verfahren, das demjenigen in 2D ähnlich ist, über dem Oxidhalbleiterfilm 155b, der Leitfähigkeit aufweist, ausgebildet werden (siehe 3D).
  • <Ausbildungsverfahren 3 des Oxidhalbleiterfilms 155b, der Leitfähigkeit aufweist, und des leitfähigen Films 159>
  • Ein Ausbildungsverfahren für den Oxidhalbleiterfilm 155b, der Leitfähigkeit aufweist, das sich von den Verfahren in 2A bis 2D und 3A bis 3D unterscheidet, wird anhand von 4A bis 4D beschrieben.
  • Der Oxidhalbleiterfilm 155 wird, wie in 4A dargestellt, über dem Isolierfilm 153 ausgebildet, nachdem der Isolierfilm 153 über dem Substrat 151 ausgebildet worden ist.
  • Als Nächstes wird der leitfähige Film 159 durch ein Verfahren, das demjenigen in 2D ähnlich ist, über dem Oxidhalbleiterfilm 155 ausgebildet (siehe 4B). Dabei werden der leitfähige Film 159a und der leitfähige Film 159b als leitfähiger Film 159 ausgebildet.
  • Als Nächstes wird der Isolierfilm 157, der Wasserstoff enthält, über dem Isolierfilm 153, dem Oxidhalbleiterfilm 155 und dem leitfähigen Film 159 ausgebildet. Der Isolierfilm 157 wird durch ein Sputterverfahren, ein Plasma-CVD-Verfahren oder dergleichen ausgebildet. Der Isolierfilm 157 kann ausgebildet werden, während er erwärmt wird. Alternativ kann eine Wärmebehandlung durchgeführt werden, nachdem der Isolierfilm 157 ausgebildet worden ist.
  • Indem ein Sputterverfahren, ein Plasma-CVD-Verfahren oder dergleichen als Ausbildungsverfahren für den Isolierfilm 157 verwendet wird, wird der Oxidhalbleiterfilm 155 beschädigt und Defekte werden erzeugt. Des Weiteren wird der Isolierfilm 157 ausgebildet, während er erwärmt wird, oder eine Wärmebehandlung wird durchgeführt, nachdem der Isolierfilm 157 ausgebildet worden ist, wodurch Wasserstoff, der in dem Isolierfilm 157 enthalten ist, zu dem Oxidhalbleiterfilm 155 wandert. Demnach kann, wie in 4C dargestellt, der Oxidhalbleiterfilm 155b, der Leitfähigkeit aufweist, ausgebildet werden. Die Leitfähigkeit des Oxidhalbleiterfilms 155b, der Leitfähigkeit aufweist, wird durch die Wirkungsweise der Defekte und Verunreinigungen gegenüber derjenigen des Oxidhalbleiterfilms 155 erhöht. Demzufolge dient der Oxidhalbleiterfilm 155b, der Leitfähigkeit aufweist, als Elektrode oder Leitung.
  • <Modifikationsbeispiel 1>
  • Modifikationsbeispiele für den leitfähigen Film 159 werden anhand von 5A bis 5F beschrieben. Hier werden Modifikationsbeispiele für den leitfähigen Film 159 in 1B gezeigt; jedoch können die Modifikationsbeispiele gegebenenfalls auch für den leitfähigen Film 159 in 1A und 1C verwendet werden.
  • Der leitfähige Film 159a kann, wie in 5A dargestellt, aus einer einzelnen Schicht des Cu-X-Legierungsfilms über dem Oxidhalbleiterfilm 155b, der Leitfähigkeit aufweist, ausgebildet werden.
  • Alternativ kann, wie in 5B dargestellt, der leitfähige Film 159 über dem Oxidhalbleiterfilm 155b, der Leitfähigkeit aufweist, ausgebildet werden, indem der leitfähige Film 159a, der aus dem Cu-X-Legierungsfilm ausgebildet wird, der leitfähige Film 159b, der aus dem leitfähigen Film ausgebildet wird, der ein Material mit geringem Widerstand enthält, und ein leitfähiger Film 159c, der aus dem Cu-X-Legierungsfilm ausgebildet wird, übereinander angeordnet werden.
  • Wenn der leitfähige Film 159 den leitfähigen Film 159c, der aus dem Cu-X-Legierungsfilm ausgebildet wird, über dem leitfähigen Film 159b umfasst, der aus dem leitfähigen Film ausgebildet wird, der ein Material mit geringem Widerstand enthält, dient der leitfähige Film 159c, der aus dem Cu-X-Legierungsfilm ausgebildet wird, als Schutzfilm für den leitfähigen Film 159b, der ein Material mit geringem. Widerstand enthält; demzufolge kann die Reaktion des leitfähigen Films 159b, der ein Material mit geringem Widerstand beinhaltet, während der Ausbildung des Isolierfilms 157 verhindert werden.
  • Alternativ kann, wie in 5C und 5D dargestellt, der Oxidhalbleiterfilm 155b, der Leitfähigkeit aufweist, über dem Isolierfilm 157a ausgebildet werden, der aus einem Film, der Wasserstoff enthält, ausgebildet wird. In diesem Fall kann der Isolierfilm 153a über dem Oxidhalbleiterfilm 155b, der Leitfähigkeit aufweist, und dem leitfähigen Film 159 bereitgestellt sein.
  • Als Nächstes zeigen 5E und 5F vergrößerte Ansichten von Bereichen, in denen der Oxidhalbleiterfilm 155b, der Leitfähigkeit aufweist, in Kontakt mit dem leitfähigen Film 159 bzw. dem leitfähigen Film 159a ist. In einigen Fällen wird, wie in 5E dargestellt, ein Beschichtungsfilm 156b auf mindestens einer von der Unterseite, der Seitenfläche und der Oberseite des leitfähigen Films 159a, vorzugsweise in der äußeren Peripherie des leitfähigen Films 159a, ausgebildet. Der Beschichtungsfilm 156b wird unter Verwendung einer Verbindung, die X enthält, ausgebildet. Die Verbindung, die X enthält, wird durch Reaktion von X in dem Cu-X-Legierungsfilm, der in dem leitfähigen Film 159a enthalten ist, und einem Element gebildet, das in dem Oxidhalbleiterfilm 155b, der Leitfähigkeit aufweist, oder dem Isolierfilm 157 enthalten ist. Als Verbindung, die X enthält, wird ein Oxid, das X enthält, ein Nitrid, das X enthält, Silizid, das X enthält, Carbid, das X enthält, und dergleichen angegeben.
  • In dem Fall, in dem ein Cu-Mn-Legierungsfilm als Cu-X-Legierungsfilm verwendet wird, wird als Beispiel für den Beschichtungsfilm 156b ein Manganoxidfilm ausgebildet.
  • Alternativ kann, wie in 5F dargestellt, ein Beschichtungsfilm 156c in einigen Fällen auf mindestens einer von der Unterseite, der Seitenfläche und der Oberseite des leitfähigen Films 159, vorzugsweise in der äußeren Peripherie des leitfähigen Films 159, ausgebildet werden. Der Beschichtungsfilm 156c wird unter Verwendung einer Verbindung, die X enthält, ausgebildet. Die Verbindung, die X enthält, wird durch Reaktion von X in dem Cu-X-Legierungsfilm, der in dem leitfähigen Film 159 enthalten ist, und einem Element gebildet, das in dem Oxidhalbleiterfilm 155b, der Leitfähigkeit aufweist, oder einem Isolierfilm 157 enthalten ist. In einem Bereich, in dem der Beschichtungsfilm 156c in Kontakt mit dem leitfähigen Film 159b ist, wird ein Oxid des Materials mit geringem Widerstand ausgebildet. Des Weiteren ist X in dem Cu-X-Legierungsfilm in einigen Fällen in dem Bereich enthalten, in dem der Beschichtungsfilm 156c in Kontakt mit dem leitfähigen Film 159b ist. Dies liegt vermutlich an einer Anlagerung von einem Rückstand, der während des Ätzens des leitfähigen Films 159a oder des leitfähigen Films 159c entsteht, der Anlagerung von dem Rückstand während der Ausbildung des Isolierfilms 157, der Anlagerung von dem Rückstand bei der Wärmebehandlung oder dergleichen. Des Weiteren wird X in dem Cu-X-Legierungsfilm in einigen Fällen zu einem Oxid oxidiert. Demzufolge wird in dem Fall, in dem ein Cu-Mn-Legierungsfilm als leitfähiger Film 159b verwendet wird, als Beispiel für den Beschichtungsfilm 156c ein Manganoxidfilm ausgebildet.
  • <Modifikationsbeispiel 2>
  • Hier werden Modifikationsbeispiele für den Oxidhalbleiterfilm, der Leitfähigkeit aufweist, und den leitfähigen Film anhand von 6A bis 6C beschrieben.
  • In 6A ist eine einzelne Schicht aus dem leitfähigen Film 159a, der aus dem Cu-X-Legierungsfilm ausgebildet wird, zwischen dem Isolierfilm 153 und dem Oxidhalbleiterfilm 155b, der Leitfähigkeit aufweist, bereitgestellt.
  • Alternativ ist, wie in 6B dargestellt, der leitfähige Film 159, der eine zweischichtige Struktur aufweist, zwischen dem Isolierfilm 153 und dem Oxidhalbleiterfilm 155b, der Leitfähigkeit aufweist, bereitgestellt. Der leitfähige Film 159 wird durch das Übereinanderanordnen des leitfähigen Films 159a, der aus dem Cu-X-Legierungsfilm ausgebildet wird, und des leitfähigen Films 159b ausgebildet, der aus dem leitfähigen Film ausgebildet wird, der ein Material mit geringem Widerstand enthält.
  • Alternativ ist, wie in 6C dargestellt, der leitfähige Film 159, der eine dreischichtige Struktur aufweist, zwischen dem Isolierfilm 153 und dem Oxidhalbleiterfilm 155b, der Leitfähigkeit aufweist, bereitgestellt. Der leitfähige Film 159 wird durch das Übereinanderanordnen des leitfähigen Films 159a, der aus dem Cu-X-Legierungsfilm ausgebildet wird, des leitfähigen Films 159b, der aus dem leitfähigen Film ausgebildet wird, der ein Material mit geringem Widerstand enthält, und des leitfähigen Films 159c ausgebildet, der aus dem Cu-X-Legierungsfilm ausgebildet wird.
  • Wenn der leitfähige Film 159c, der aus dem Cu-X-Legierungsfilm ausgebildet wird, in dem leitfähigen Film 159 über dem leitfähigen Film 159b bereitgestellt ist, der aus dem leitfähigen Film, der ein Material mit geringem Widerstand enthält, ausgebildet wird, dient der leitfähige Film 159c, der aus dem Cu-X-Legierungsfilm ausgebildet wird, als Schutzfilm für den leitfähigen Film 159b, der ein Material mit geringem Widerstand enthält; demzufolge kann die Reaktion des leitfähigen Films 159b, der ein Material mit geringem Widerstand enthält, während der Ausbildung des Oxidhalbleiterfilms 155b, der Leitfähigkeit aufweist, verhindert werden.
  • Die Strukturen, Verfahren und dergleichen, die bei dieser Ausführungsform beschrieben worden sind, können in angemessener Weise in Kombination mit beliebigen der Strukturen, Verfahren und dergleichen, die bei den anderen Ausführungsformen beschrieben werden, verwendet werden.
  • (Ausführungsform 2)
  • Bei dieser Ausführungsform wird ein Widerstand, der den Oxidhalbleiterfilm, der Leitfähigkeit aufweist, der Ausführungsform 1 umfasst, anhand von 7A bis 7D, 8A und 8B, 9A und 9B, 10A und 10B und 11A bis 11C beschrieben.
  • 7A bis 7D sind Querschnittsansichten von Widerständen, die in einer Halbleitervorrichtung enthalten sind.
  • Ein Widerstand 160a in 7A umfasst den Oxidhalbleiterfilm 155b, der Leitfähigkeit aufweist, und ein Paar von leitfähigen Filmen 161 und 162, die in Kontakt mit dem Oxidhalbleiterfilm 155b sind, der Leitfähigkeit aufweist. Der Oxidhalbleiterfilm 155b, der Leitfähigkeit aufweist, und das Paar von leitfähigen Filmen 161 und 162 sind über dem Isolierfilm 153, der über dem Substrat 151 ausgebildet ist, bereitgestellt.
  • Des Weiteren kann jeder der leitfähigen Filme 161 und 162 eine einschichtige Struktur oder eine mehrschichtige Struktur aus zwei oder mehr Schichten aufweisen. Das Paar von leitfähigen Filmen 161 und 162 kann unter Verwendung einer Struktur, eines Materials und eines Ausbildungsverfahrens, die denjenigen des leitfähigen Films 159 der Ausführungsform 1 ähnlich sind, ausgebildet werden. Das heißt, dass das Paar von leitfähigen Filmen 161 und 162 den Cu-X-Legierungsfilm enthält.
  • Bei dem Widerstand 160a in 7A weist der leitfähige Film 161 eine mehrschichtige Struktur aus einem leitfähigen Film 161a, der in Kontakt mit dem Oxidhalbleiterfilm 155b ist, der Leitfähigkeit aufweist, und einem leitfähigen Film 161b auf, der in Kontakt mit dem leitfähigen Film 161a ist, und weist der leitfähige Film 162 eine mehrschichtige Struktur aus einem leitfähigen Film 162a, der in Kontakt mit dem Oxidhalbleiterfilm 155b ist, der Leitfähigkeit aufweist, und einem leitfähigen Film 162b auf, der in Kontakt mit dem leitfähigen Film 162a ist.
  • Hierbei wird der Cu-X-Legierungsfilm als leitfähiger Film 161a und 162a verwendet. Der leitfähige Film, der ein Material mit geringem Widerstand enthält, wird als leitfähiger Film 161b und 162b verwendet.
  • Des Weiteren kann, wie bei einem Widerstand 160b, der in 7B dargestellt wird, der Isolierfilm 157, der aus einem Film, der Wasserstoff enthält, ausgebildet wird, über dem Isolierfilm 153, dem Oxidhalbleiterfilm 155b, der Leitfähigkeit aufweist, und dem Paar von leitfähigen Filmen 161 und 162 ausgebildet werden.
  • Alternativ können, wie bei einem Widerstand 160c, der in 7C dargestellt wird, der Oxidhalbleiterfilm 155b, der Leitfähigkeit aufweist, und das Paar von leitfähigen Filmen 161 und 162 über dem Isolierfilm 157a, der aus einem Film, der Wasserstoff enthält, ausgebildet wird, ausgebildet werden. In diesem Fall kann der Isolierfilm 153a über dem Oxidhalbleiterfilm 155b, der Leitfähigkeit aufweist, und dem Paar von leitfähigen Filmen 161 und 162 bereitgestellt sein.
  • Der spezifische Widerstand des Oxidhalbleiterfilms 155b, der Leitfähigkeit aufweist, ist höher als derjenige des Paars von leitfähigen Filmen 161 und 162, die den Cu-X-Film umfassen. Indem der Oxidhalbleiterfilm 155b, der Leitfähigkeit aufweist, zwischen dem Paar von leitfähigen Filmen 161 und 162 bereitgestellt ist, dienen diese demnach als Widerstand.
  • Der Oxidhalbleiterfilm 155b, der Leitfähigkeit aufweist, enthält Defekte und Verunreinigungen. Durch den Effekt der Defekte und der Verunreinigungen kann die Leitfähigkeit des Oxidhalbleiterfilms 155b, der Leitfähigkeit aufweist, erhöht werden. Des Weiteren weist der Oxidhalbleiterfilm 155b, der Leitfähigkeit aufweist, eine Lichtdurchlässigkeitseigenschaft auf. Demzufolge kann ein lichtdurchlässiger Widerstand ausgebildet werden.
  • Das Paar von leitfähigen Filmen 161 und 162, das den Cu-X-Legierungsfilm umfasst, wird über dem Oxidhalbleiterfilm 155b, der Leitfähigkeit aufweist, ausgebildet, wodurch die Adhäsion zwischen dem Oxidhalbleiterfilm 155b, der Leitfähigkeit aufweist, und dem Paar von leitfähigen Filmen 161 und 162 erhöht werden kann und der Kontaktwiderstand zwischen diesen verringert werden kann.
  • Hier zeigt 7D eine vergrößerte Ansicht eines Bereichs, in dem der Oxidhalbleiterfilm 155b, der Leitfähigkeit aufweist, in Kontakt mit dem leitfähigen Film 161 ist. Wenn der Cu-X-Legierungsfilm als leitfähiger Film 161a verwendet wird, der in Kontakt mit dem Oxidhalbleiterfilm 155b ist, der Leitfähigkeit aufweist, wird in einigen Fällen der Beschichtungsfilm 156, der X des Cu-X-Legierungsfilms enthält, an einer Grenzfläche zwischen dem Oxidhalbleiterfilm 155b, der Leitfähigkeit aufweist, und dem leitfähigen Film 161a ausgebildet. Durch Ausbilden des Beschichtungsfilms 156, der als Sperrschicht gegen Cu dient, kann der Eintritt von Cu des Cu-X-Legierungsfilms in den Oxidhalbleiterfilm 155b, der Leitfähigkeit aufweist, unterdrückt werden.
  • Des Weiteren wird, obwohl nicht dargestellt, ein Beschichtungsfilm, wie z. B. der Beschichtungsfilm 156a, in einigen Fällen, in ähnlicher Weise wie im Falle des leitfähigen Films 159 der Ausführungsform 1, in der Peripherie der leitfähigen Filme 161 und 162 ausgebildet.
  • <Schaltplan der Schutzschaltung>
  • Eine Schutzschaltung, bei der der Widerstand dieser Ausführungsform verwendet wird, wird anhand von 8A und 8B beschrieben. Obwohl hier eine Anzeigevorrichtung als Halbleitervorrichtung verwendet wird, kann eine Schutzschaltung auch in einer anderen Halbleitervorrichtung verwendet werden.
  • 8A stellt ein konkretes Beispiel für eine Schutzschaltung 170a dar, die in der Halbleitervorrichtung enthalten ist.
  • Die Schutzschaltung 170a, die in 8A dargestellt wird, umfasst einen Widerstand 173 zwischen einer Leitung 171 und einer Leitung 172 sowie einen Transistor 174, der als Diode geschaltet ist.
  • Der Widerstand 173 ist mit dem Transistor 174 in Reihe geschaltet, so dass der Widerstand 173 die Menge an Strom, die durch den Transistor 174 fließt, steuern kann oder als Schutzwiderstand des Transistors 174 an sich dienen kann.
  • Die Leitung 171 ist beispielsweise eine Anschlussleitung von einer Abtastleitung, einer Datenleitung oder einem Anschlussabschnitt, die in einer Anzeigevorrichtung enthalten sind, zu einem Treiberschaltungsabschnitt. Die Leitung 172 ist beispielsweise eine Leitung, die mit einem Potential (VDD, VSS oder GND) einer Stromversorgungsleitung zum Zuführen von Strom an einen Gate-Treiber oder einen Source-Treiber versorgt wird. Alternativ ist die Leitung 172 eine Leitung, die mit einem gemeinsamen Potential versorgt wird (gemeinsame Leitung).
  • Beispielsweise ist die Leitung 172 vorzugsweise mit der Stromversorgungsleitung zum Zuführen von Strom an eine Abtastleitungstreiberschaltung, insbesondere mit einer Leitung zum Zuführen eines niedrigen Potentials, verbunden. Dies liegt daran, dass eine Gate-Signalleitung in den meisten Betriebsperioden ein niedriges Potential aufweist; demzufolge kann dann, wenn die Leitung 172 ebenfalls ein niedriges Potential aufweist, Strom, der von der Gate-Signalleitung zu der Leitung 172 abfließt, während eines normalen Betriebs verringert werden.
  • Obwohl der Widerstand 173, der in 8A dargestellt wird, in Reihe mit dem als Diode geschalteten Transistor geschaltet ist, kann der Widerstand 173 parallel mit dem als Diode geschalteten Transistor geschaltet sein, ohne dabei auf das Beispiel in 8A beschränkt zu sein.
  • Als Nächstes stellt 8B eine Schutzschaltung dar, die eine Vielzahl von Transistoren und eine Vielzahl von Widerständen umfasst.
  • Eine Schutzschaltung 170b, die in 8B dargestellt wird, umfasst Transistoren 174a, 174b, 174c und 174d sowie Widerstände 173a, 173b und 173c. Die Schutzschaltung 170b ist zwischen einem Leitungssatz 175, 176 und 177 sowie einem weiteren Leitungssatz 175, 176 und 177 bereitgestellt. Die Leitungen 175, 176 und 177 sind mit einer oder mehreren von einer Abtastleitungstreiberschaltung, einer Signalleitungstreiberschaltung und einem Pixelabschnitt verbunden. Außerdem ist ein erster Anschluss, der als Source-Elektrode des Transistors 174a dient, mit einem zweiten Anschluss, der als Gate-Elektrode des Transistors 174a dient, verbunden, und ein dritter Anschluss, der als Drain-Elektrode des Transistors 174a dient, ist mit einer Leitung 177 verbunden. Ein erster Anschluss, der als Source-Elektrode des Transistors 174b dient, ist mit einem zweiten Anschluss, der als Gate-Elektrode des Transistors 174b dient, verbunden, und ein dritter Anschluss, der als Drain-Elektrode des Transistors 174b dient, ist mit dem ersten Anschluss des Transistors 174a verbunden. Ein erster Anschluss, der als Source-Elektrode des Transistors 174c dient, ist mit einem zweiten Anschluss, der als Gate-Elektrode des Transistors 174c dient, verbunden, und ein dritter Anschluss, der als Drain-Elektrode des Transistors 174c dient, ist mit dem ersten Anschluss des Transistors 174b verbunden. Ein erster Anschluss, der als Source-Elektrode des Transistors 174d dient, ist mit einem zweiten Anschluss, der als Gate-Elektrode des Transistors 174d dient, verbunden, und ein dritter Anschluss, der als Drain-Elektrode des Transistors 174d dient, ist mit dem ersten Anschluss des Transistors 174c verbunden. Außerdem sind die Widerstände 173a und 173c in der Leitung 177 bereitgestellt. Der Widerstand 173b ist zwischen der Leitung 176 und dem ersten Anschluss des Transistors 174b und dem dritten Anschluss des Transistors 174c bereitgestellt.
  • Es sei angemerkt, dass die Leitung 175 beispielsweise als Stromversorgungsleitung verwendet werden kann, an die das niedrige Stromversorgungspotential VSS angelegt wird. Die Leitung 176 kann beispielsweise als gemeinsame Leitung verwendet werden. Die Leitung 177 kann als Stromversorgungsleitung verwendet werden, an die das hohe Stromversorgungspotential VDD angelegt wird.
  • Der Widerstand dieser Ausführungsform kann für die Widerstände in 8A und 8B verwendet werden. Indem die Form, insbesondere die Länge oder die Breite, des Oxidhalbleiterfilms, der Leitfähigkeit aufweist und in dem Transistor enthalten ist, in angemessener Weise angepasst wird, kann der Widerstand einen bestimmten Widerstand aufweisen. 9A und 9B stellen ein Beispiel für einen Widerstand 160d dar. 9A ist eine Draufsicht auf den Widerstand 160d, und 9B ist eine Querschnittsansicht, die entlang der Strichpunktlinie A-B in 9A entnommen wurde. Wie bei dem Widerstand 160d, der in 9A und 9B dargestellt wird, weist die Oberseite eines Oxidhalbleiterfilms 155c, der Leitfähigkeit aufweist, eine Zickzack-Form auf, wodurch der Widerstand des Widerstands gesteuert werden kann.
  • Auf diese Weise umfasst die Schutzschaltung 170b die Vielzahl von Transistoren, die als Diode geschaltet sind, und die Vielzahl von Widerständen. Mit anderen Worten: Die Schutzschaltung 170b kann Transistoren, die als Dioden geschaltet sind, und Widerstände umfassen, die parallel kombiniert werden.
  • Durch die Schutzschaltung kann die Halbleitervorrichtung eine erhöhte Widerstandsfähigkeit gegenüber einem durch elektrostatische Entladung (ESD, electrostatic discharge) hervorgerufenen Überstrom aufweisen. Demzufolge kann eine Halbleitervorrichtung mit verbesserter Zuverlässigkeit bereitgestellt werden.
  • Des Weiteren kann, da der Widerstand als Schutzschaltung verwendet werden kann und der Widerstand des Widerstands beliebig gesteuert werden kann, der als Diode geschaltete Transistor oder dergleichen, der als Schutzschaltung verwendet wird, ebenfalls geschützt werden.
  • Die Struktur, die bei dieser Ausführungsform beschrieben worden ist, kann in geeigneter Kombination mit den Strukturen, die bei beliebigen der anderen Ausführungsformen beschrieben werden, verwendet werden.
  • <Modifikationsbeispiel 1>
  • Wie bei einem Widerstand 160e, der in 10A dargestellt wird, kann jeder der leitfähigen Filme 161a und 162a aus einer einzelnen Schicht des Cu-X-Legierungsfilms über dem Oxidhalbleiterfilm 155b, der Leitfähigkeit aufweist, ausgebildet werden.
  • Alternativ kann, wie bei einem Widerstand 160f, der in 10B dargestellt wird, das Paar von leitfähigen Filmen 161 und 162 eine dreischichtige Struktur aufweisen. Der leitfähige Film 161 weist eine mehrschichtige Struktur aus dem leitfähigen Film 161a, der in Kontakt mit dem Oxidhalbleiterfilm 155b ist, der Leitfähigkeit aufweist, dem leitfähigen Film 161b, der in Kontakt mit dem leitfähigen Film 161a ist, und einem leitfähigen Film 161c, der in Kontakt mit dem leitfähigen Film 161b ist, auf. Der leitfähige Film 162 weist eine mehrschichtige Struktur aus dem leitfähigen Film 162a, der in Kontakt mit dem Oxidhalbleiterfilm 155b ist, der Leitfähigkeit aufweist, dem leitfähigen Film 162b, der in Kontakt mit dem leitfähigen Film 162a ist, und einem leitfähigen Film 162c, der in Kontakt mit dem leitfähigen Film 162b ist, auf.
  • Wenn das Paar von leitfähigen Filmen 161 und 162 die leitfähigen Filme 161c und 162c, die aus dem Cu-X-Legierungsfilm ausgebildet werden, über den leitfähigen Filmen 161b und 162b umfasst, die aus dem leitfähigen Film, der ein Material mit geringem Widerstand enthält, ausgebildet werden, dienen die leitfähigen Filme 161c und 162c, die aus dem Cu-X-Legierungsfilm ausgebildet werden, als Schutzfilme für die leitfähigen Filme 161b und 162b, die ein Material mit geringem Widerstand enthalten; demzufolge kann die Reaktion der leitfähigen Filme 161b und 162b, die ein Material mit geringem Widerstand enthalten, während der Ausbildung des Isolierfilms 157 verhindert werden.
  • Des Weiteren wird, obwohl nicht dargestellt, ein Beschichtungsfilm, wie z. B. die Beschichtungsfilme 156b und 156c, in einigen Fällen, in ähnlicher Weise wie im Falle des leitfähigen Films 159 der Ausführungsform 1, in der Peripherie der leitfähigen Filme 161 und 162 ausgebildet.
  • <Modifikationsbeispiel 2>
  • Hier wird ein Modifikationsbeispiel für einen Widerstand anhand von 11A bis 11C beschrieben.
  • Ein Widerstand 160g in 11A umfasst das Paar von leitfähigen Filmen 163a und 164a, die aus dem einschichtigen Cu-X-Legierungsfilm ausgebildet werden, zwischen dem Isolierfilm 153 und dem Oxidhalbleiterfilm 155b, der Leitfähigkeit aufweist.
  • Alternativ ist, wie in 11B dargestellt, in einem Widerstand 160h das Paar von leitfähigen Filmen 163 und 164 zwischen dem Isolierfilm 153 und dem Oxidhalbleiterfilm 155b, der Leitfähigkeit aufweist, bereitgestellt und weist das Paar von leitfähigen Filmen 163 und 164 eine zweischichtige Struktur auf. Der leitfähige Film 163 wird durch das Übereinanderanordnen des leitfähigen Films 163a, der aus dem Cu-X-Legierungsfilm ausgebildet wird, und des leitfähigen Films 163b, der aus dem leitfähigen Film, der ein Material mit geringem Widerstand enthält, ausgebildet wird, ausgebildet. Der leitfähige Film 164 wird durch das Übereinanderanordnen des leitfähigen Films 164a, der aus dem Cu-X-Legierungsfilm ausgebildet wird, und des leitfähigen Films 164b, der aus dem leitfähigen Film, der ein Material mit geringem Widerstand enthält, ausgebildet wird, ausgebildet.
  • Alternativ ist, wie in 11C dargestellt, in einem Widerstand 160i das Paar von leitfähigen Filmen 163 und 164 zwischen dem Isolierfilm 153 und dem Oxidhalbleiterfilm 155b, der Leitfähigkeit aufweist, bereitgestellt und weist das Paar von leitfähigen Filmen 163 und 164 eine dreischichtige Struktur auf. Der leitfähige Film 163 wird durch das Übereinanderanordnen des leitfähigen Films 163a, der aus dem Cu-X-Legierungsfilm ausgebildet wird, des leitfähigen Films 163b, der aus dem leitfähigen Film, der ein Material mit geringem Widerstand enthält, ausgebildet wird, und des leitfähigen Films 163c, der aus dem Cu-X-Legierungsfilm ausgebildet wird, ausgebildet. Der leitfähige Film 164 wird durch das Übereinanderanordnen des leitfähigen Films 164a, der aus dem Cu-X-Legierungsfilm ausgebildet wird, des leitfähigen Films 164b, der aus dem leitfähigen Film, der ein Material mit geringem Widerstand enthält, ausgebildet wird, und des leitfähigen Films 164c, der aus dem Cu-X-Legierungsfilm ausgebildet wird, ausgebildet.
  • Wenn die leitfähigen Filme 163c und 164c, die aus dem Cu-X-Legierungsfilm ausgebildet werden, in dem Paar von leitfähigen Filmen 163 und 164 über den leitfähigen Filmen 163b und 164b bereitgestellt sind, die aus dem leitfähigen Film ausgebildet werden, der ein Material mit geringem Widerstand enthält, dienen die leitfähigen Filme 163c und 164c, die aus dem Cu-X-Legierungsfilm ausgebildet werden, als Schutzfilme für die leitfähigen Filme 163b und 164b, die aus einem leitfähigen Film ausgebildet werden, der ein Material mit geringem Widerstand enthält; demzufolge kann die Reaktion der leitfähigen Filme 163b und 164b, die ein Material mit geringem Widerstand enthalten, während der Ausbildung des Oxidhalbleiterfilms 155b, der Leitfähigkeit aufweist, und des Isolierfilms 157 verhindert werden.
  • Des Weiteren wird, obwohl nicht dargestellt, ein Beschichtungsfilm, wie z. B. die Beschichtungsfilme 156, 156a, 156b und 156c, in einigen Fällen, in ähnlicher Weise wie im Falle des leitfähigen Films 159 der Ausführungsform 1, in der Peripherie des Paars von leitfähigen Filmen 163 und 164 ausgebildet.
  • Die Strukturen, Verfahren und dergleichen, die bei dieser Ausführungsform beschrieben worden sind, können in angemessener Weise in Kombination mit beliebigen der Strukturen, Verfahren und dergleichen, die bei den anderen Ausführungsformen beschrieben werden, verwendet werden.
  • (Ausführungsform 3)
  • Bei dieser Ausführungsform wird ein Kondensator, der den Oxidhalbleiterfilm, der Leitfähigkeit aufweist, der Ausführungsform 1 umfasst, anhand von 12A bis 12C, 13A und 13B und 14A bis 14C beschrieben.
  • 12A bis 12C sind Querschnittsansichten von Kondensatoren, die in einer Halbleitervorrichtung enthalten sind.
  • Ein Kondensator 180a in 12A umfasst den Oxidhalbleiterfilm 155b, der Leitfähigkeit aufweist, den Isolierfilm 157, der in Kontakt mit dem Oxidhalbleiterfilm 155b ist, der Leitfähigkeit aufweist, und einen leitfähigen Film 181, der sich mit dem Oxidhalbleiterfilm 155b überlappt, wobei der Isolierfilm 157 dazwischen bereitgestellt ist. Des Weiteren kann ein leitfähiger Film, der als Anschlussleitung dient, in Kontakt mit dem Oxidhalbleiterfilm 155b, der Leitfähigkeit aufweist, oder dem leitfähigen Film 181 sein. Dabei handelt es sich bei dem leitfähigen Film 159, der in Kontakt mit dem Oxidhalbleiterfilm 155b ist, der Leitfähigkeit aufweist, um den Film, der als Anschlussleitung dient. Der Oxidhalbleiterfilm 155b, der Leitfähigkeit aufweist, der Isolierfilm 157 und der leitfähige Film 159 sind über dem Isolierfilm 153, der über dem Substrat 151 ausgebildet ist, bereitgestellt.
  • Des Weiteren kann der leitfähige Film 159 eine einschichtige Struktur oder eine mehrschichtige Struktur aus zwei oder mehr Schichten aufweisen. Der leitfähige Film 159 kann unter Verwendung einer Struktur, eines Materials und eines Ausbildungsverfahrens, die denjenigen des leitfähigen Films 159 der Ausführungsform 1 ähnlich sind, ausgebildet werden. Das heißt, dass der leitfähige Film 159 den Cu-X-Legierungsfilm umfasst.
  • In dem Kondensator 180a in 12A weist der leitfähige Film 159 eine mehrschichtige Struktur aus einem leitfähigen Film 159a, der in Kontakt mit dem Oxidhalbleiterfilm 155b ist, der Leitfähigkeit aufweist, und einem leitfähigen Film 159b, der in Kontakt mit dem leitfähigen Film 159a ist, auf. Der Cu-X-Legierungsfilm wird als leitfähiger Film 159a verwendet. Der leitfähige Film, der ein Material mit geringem Widerstand enthält, wird als leitfähiger Film 159b verwendet.
  • Alternativ kann, wie bei einem Kondensator 180b, der in 12B dargestellt wird, der Oxidhalbleiterfilm 155b, der Leitfähigkeit aufweist, und der leitfähige Film 159 über dem Isolierfilm 157a ausgebildet werden. In diesem Fall kann der Isolierfilm 153a zwischen dem Oxidhalbleiterfilm 155b, der Leitfähigkeit aufweist, und dem leitfähigen Film 181 bereitgestellt sein.
  • Der leitfähige Film 181 wird derart ausgebildet, dass er eine einschichtige Struktur oder eine mehrschichtige Struktur aufweist, die ein beliebiges Metall, wie z. B. Aluminium, Titan, Chrom, Nickel, Kupfer, Yttrium, Zirconium, Molybdän, Eisen, Kobalt, Silber, Tantal und Wolfram, oder eine Legierung enthält, die ein beliebiges dieser Metalle als ihren Hauptbestandteil enthält. Beispielsweise können eine einschichtige Struktur aus einem Silizium enthaltenden Aluminiumfilm, eine einschichtige Struktur aus einem Mangan enthaltenden Kupferfilm, eine zweischichtige Struktur, bei der ein Aluminiumfilm über einem Titanfilm angeordnet ist, eine zweischichtige Struktur, bei der ein Aluminiumfilm über einem Wolframfilm angeordnet ist, eine zweischichtige Struktur, bei der ein Kupferfilm über einem Kupfer-Magnesium-Aluminium-Legierungsfilm angeordnet ist, eine zweischichtige Struktur, bei der ein Kupferfilm über einem Titanfilm angeordnet ist, eine zweischichtige Struktur, bei der ein Kupferfilm über einem Wolframfilm angeordnet ist, eine zweischichtige Struktur, bei der ein Kupferfilm über einem Mangan enthaltenden Kupferfilm angeordnet ist, eine dreischichtige Struktur, bei der ein Titanfilm oder ein Titannitridfilm, ein Aluminiumfilm oder ein Kupferfilm und ein Titanfilm oder ein Titannitridfilm in dieser Reihenfolge übereinander angeordnet sind, eine dreischichtige Struktur, bei der ein Molybdänfilm oder ein Molybdännitridfilm, ein Aluminiumfilm oder ein Kupferfilm und ein Molybdänfilm oder ein Molybdännitridfilm in dieser Reihenfolge übereinander angeordnet sind, eine dreischichtige Struktur, bei der ein Mangan enthaltender Kupferfilm, ein Kupferfilm und ein Mangan enthaltender Kupferfilm in dieser Reihenfolge übereinander angeordnet sind, und dergleichen angegeben werden.
  • Für den leitfähigen Film 181 können eine Struktur und ein Material, die denjenigen des leitfähigen Films 159 ähnlich sind, in angemessener Weise verwendet werden.
  • Des Weiteren kann als leitfähiger Film 181 ein lichtdurchlässiger leitfähiger Film verwendet werden. Als lichtdurchlässiger leitfähiger Film werden ein Wolframoxid enthaltender Indiumoxidfilm, ein Wolframoxid enthaltender Indiumzinkoxidfilm, ein Titanoxid enthaltender Indiumoxidfilm, ein Titanoxid enthaltender Indiumzinnoxidfilm, ein Indiumzinnoxid-(nachstehend als ITO bezeichnet)Film, ein Indiumzinkoxidfilm, ein Indiumzinnoxidfilm, dem Siliziumoxid zugesetzt worden ist, und dergleichen angegeben.
  • Der Oxidhalbleiterfilm 155b, der Leitfähigkeit aufweist, enthält Defekte und Verunreinigungen. Durch den Effekt der Defekte und der Verunreinigungen kann die Leitfähigkeit des Oxidhalbleiterfilms 155b, der Leitfähigkeit aufweist, erhöht werden. Des Weiteren weist der Oxidhalbleiterfilm 155b, der Leitfähigkeit aufweist, eine Lichtdurchlässigkeitseigenschaft auf. Ein lichtdurchlässiger leitfähiger Film wird als leitfähiger Film 181 verwendet, wodurch ein lichtdurchlässiger Kondensator ausgebildet werden kann.
  • Der leitfähige Film 159, der den Cu-X-Legierungsfilm umfasst, wird über dem Oxidhalbleiterfilm 155b, der Leitfähigkeit aufweist, ausgebildet, wodurch die Adhäsion zwischen dem Oxidhalbleiterfilm 155b, der Leitfähigkeit aufweist, und dem leitfähigen Film 159 erhöht werden kann und der Kontaktwiderstand zwischen ihnen verringert werden kann.
  • Hier zeigt 12C eine vergrößerte Ansicht eines Bereichs, in dem der Oxidhalbleiterfilm 155b, der Leitfähigkeit aufweist, in Kontakt mit dem leitfähigen Film 159 ist. Wenn der Cu-X-Legierungsfilm als leitfähiger Film 159a verwendet wird, der in Kontakt mit dem Oxidhalbleiterfilm 155b ist, der Leitfähigkeit aufweist, wird in einigen Fällen der Beschichtungsfilm 156, der X des Cu-X-Legierungsfilms enthält, an einer Grenzfläche zwischen dem Oxidhalbleiterfilm 155b, der Leitfähigkeit aufweist, und dem leitfähigen Film 159a ausgebildet. Durch Ausbilden des Beschichtungsfilms 156, der als Sperrschicht gegen Cu dient, kann der Eintritt von Cu des Cu-X-Legierungsfilms in den Oxidhalbleiterfilm 155b, der Leitfähigkeit aufweist, unterdrückt werden.
  • Des Weiteren wird, obwohl nicht dargestellt, ein Beschichtungsfilm, wie z. B. der Beschichtungsfilm 156a, in einigen Fällen, in ähnlicher Weise wie im Falle des leitfähigen Films 159 der Ausführungsform 1, in der Peripherie des leitfähigen Films 159 ausgebildet.
  • <Modifikationsbeispiel 1>
  • Wie bei einem Kondensator 180c, der in 13A dargestellt wird, kann eine einzelne Schicht aus dem leitfähigen Film 159a, der aus dem Cu-X-Legierungsfilm ausgebildet wird, über dem Oxidhalbleiterfilm 155b, der Leitfähigkeit aufweist, ausgebildet werden.
  • Alternativ kann, wie bei einem Kondensator 180d, der in 13B dargestellt wird, der leitfähige Film 159 eine dreischichtige Struktur aufweisen. Der leitfähige Film 159 weist eine mehrschichtige Struktur aus dem leitfähigen Film 159a, der in Kontakt mit dem Oxidhalbleiterfilm 155b ist, der Leitfähigkeit aufweist, dem leitfähigen Film 159b, der in Kontakt mit dem leitfähigen Film 159a ist, und dem leitfähigen Film 159c, der in Kontakt mit dem leitfähigen Film 159b ist, auf.
  • Wenn der leitfähige Film 159c, der aus dem Cu-X-Legierungsfilm ausgebildet wird, in dem leitfähigen Film 159 über dem leitfähigen Film 159b bereitgestellt ist, der aus dem leitfähigen Film, der ein Material mit geringem Widerstand enthält, ausgebildet wird, dient der leitfähige Film 159c, der aus dem Cu-X-Legierungsfilm ausgebildet wird, als Schutzfilm für den leitfähigen Film 159b, der ein Material mit geringem Widerstand enthält; demzufolge kann die Reaktion des leitfähigen Films 159b, der ein Material mit geringem Widerstand enthält, während der Ausbildung des Isolierfilms 157 verhindert werden.
  • Des Weiteren wird, obwohl nicht dargestellt, ein Beschichtungsfilm, wie z. B. die Beschichtungsfilme 156b und 156c, in einigen Fällen, in ähnlicher Weise wie im Falle des leitfähigen Films 159 der Ausführungsform 1, in der Peripherie des leitfähigen Films 159 ausgebildet.
  • <Modifikationsbeispiel 2>
  • Hier wird ein Modifikationsbeispiel für einen Kondensator anhand von 14A bis 14C beschrieben.
  • Ein Kondensator 180e in 14A umfasst den leitfähigen Film 159a, der aus dem einschichtigen Cu-X-Legierungsfilm ausgebildet wird, zwischen dem Isolierfilm 153 und dem Oxidhalbleiterfilm 155b, der Leitfähigkeit aufweist.
  • Alternativ ist, wie in 14B dargestellt, in einem Kondensator 180f der leitfähige Film 159 zwischen dem Isolierfilm 153 und dem Oxidhalbleiterfilm 155b, der Leitfähigkeit aufweist, bereitgestellt und weist der leitfähige Film 159 eine zweischichtige Struktur auf. Der leitfähige Film 159 wird durch das Übereinanderanordnen des leitfähigen Films 159a, der aus dem Cu-X-Legierungsfilm ausgebildet wird, und des leitfähigen Films 159b, der aus dem leitfähigen Film, der ein Material mit geringem Widerstand enthält, ausgebildet wird, ausgebildet.
  • Alternativ ist, wie in 14C dargestellt, in einem Kondensator 180g der leitfähige Film 159 zwischen dem Isolierfilm 153 und dem Oxidhalbleiterfilm 155b, der Leitfähigkeit aufweist, bereitgestellt und weist der leitfähige Film 159 eine dreischichtige Struktur auf. Der leitfähige Film 159 wird durch das Übereinanderanordnen des leitfähigen Films 159a, der aus dem Cu-X-Legierungsfilm ausgebildet wird, des leitfähigen Films 159b, der aus dem leitfähigen Film, der ein Material mit geringem Widerstand enthält, ausgebildet wird, und des leitfähigen Films 159c, der aus dem Cu-X-Legierungsfilm ausgebildet wird, ausgebildet.
  • Wenn der leitfähige Film 159c, der aus dem Cu-X-Legierungsfilm ausgebildet wird, in dem leitfähigen Film 159 über dem leitfähigen Film 159b bereitgestellt ist, der aus dem leitfähigen Film, der ein Material mit geringem Widerstand enthält, ausgebildet wird, dient der leitfähige Film 159c, der aus dem Cu-X-Legierungsfilm ausgebildet wird, als Schutzfilm für den leitfähigen Film 159b, der ein Material mit geringem Widerstand enthält; demzufolge kann die Reaktion des leitfähigen Films 159b, der ein Material mit geringem Widerstand enthält, während der Ausbildung des Oxidhalbleiterfilms 155b, der Leitfähigkeit aufweist, und des Isolierfilms 157 verhindert werden.
  • Des Weiteren wird, obwohl nicht dargestellt, ein Beschichtungsfilm, wie z. B. die Beschichtungsfilme 156, 156a, 156b und 156c, in einigen Fällen, in ähnlicher Weise wie im Falle des leitfähigen Films 159 der Ausführungsform 1, in der Peripherie des leitfähigen Films 159 ausgebildet.
  • Die Strukturen, Verfahren und dergleichen, die bei dieser Ausführungsform beschrieben worden sind, können in angemessener Weise in Kombination mit beliebigen der Strukturen, Verfahren und dergleichen, die bei den anderen Ausführungsformen beschrieben werden, verwendet werden.
  • (Ausführungsform 4)
  • Bei dieser Ausführungsform wird eine Anzeigevorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung anhand von Zeichnungen beschrieben. Eine Halbleitervorrichtung, die mit einem Kondensator bereitgestellt ist, der den Oxidhalbleiterfilm, der Leitfähigkeit aufweist, der Ausführungsform 1 umfasst, wird anhand von 15A bis 15C, 16, 17, 18A bis 18D, 19A bis 19C, 20A bis 20C, 21A und 21B, 22, 23, 24, 25 und 26A und 26B beschrieben.
  • 15A stellt ein Beispiel für eine Anzeigevorrichtung dar. Eine Anzeigevorrichtung, die in 15A dargestellt wird, umfasst einen Pixelabschnitt 101; eine Abtastleitungstreiberschaltung 104; eine Signalleitungstreiberschaltung 106; m Abtastleitungen 107, die parallel oder im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind und deren Potentiale durch die Abtastleitungstreiberschaltung 104 gesteuert werden; und n Signalleitungen 109, die parallel oder im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind und deren Potentiale durch die Signalleitungstreiberschaltung 106 gesteuert werden. Der Pixelabschnitt 101 umfasst ferner eine Vielzahl von Pixeln 103, die in einer Matrix angeordnet sind. Des Weiteren können Kondensatorleitungen 115, die parallel oder im Wesentlichen parallel angeordnet sind, entlang den Signalleitungen 109 bereitgestellt sein. Es sei angemerkt, dass die Kondensatorleitungen 115 parallel oder im Wesentlichen parallel entlang den Abtastleitungen 107 angeordnet sein können. Die Abtastleitungstreiberschaltung 104 und die Signalleitungstreiberschaltung 106 werden in einigen Fällen kollektiv als Treiberschaltungsabschnitt bezeichnet.
  • Außerdem umfasst die Anzeigevorrichtung auch eine Treiberschaltung zum Betreiben einer Vielzahl von Pixeln und dergleichen. Die Anzeigevorrichtung kann auch als Flüssigkristallmodul bezeichnet werden, das eine Steuerschaltung, eine Stromversorgungsschaltung, eine Signalerzeugungsschaltung, ein Hintergrundbeleuchtungsmodul und dergleichen umfasst, die über einem weiteren Substrat bereitgestellt sind.
  • Jede Abtastleitung 107 ist elektrisch mit den n Pixeln 103 in der entsprechenden Zeile unter den Pixeln 103, die in m Zeilen und n Spalten in dem Pixelabschnitt 101 angeordnet sind, verbunden. Jede Signalleitung 109 ist elektrisch mit den m Pixeln 103 in der entsprechenden Spalte unter den Pixeln 103, die in m Zeilen und n Spalten angeordnet sind, verbunden. Es sei angemerkt, dass m und n jeweils eine Ganzzahl von 1 oder mehr sind. Jede Kondensatorleitung 115 ist mit den m Pixeln 103 in der entsprechenden Spalte unter den Pixeln 103, die in m Zeilen und n Spalten angeordnet sind, elektrisch verbunden. Es sei angemerkt, dass in dem Fall, in dem die Kondensatorleitungen 115 parallel oder im Wesentlichen parallel entlang der Abtastleitungen 107 angeordnet sind, jede Kondensatorleitung 115 mit den n Pixeln 103 in den entsprechenden Zeilen unter den Pixeln 103, die in m Zeilen und n Spalten angeordnet sind, elektrisch verbunden ist.
  • In dem Fall, in dem ein FFS-Betrieb für eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung verwendet wird, ist die Kondensatorleitung nicht bereitgestellt, und eine gemeinsame Leitung oder eine gemeinsame Elektrode dient als Kondensatorleitung.
  • Es sei angemerkt, dass ein Pixel hier einen Bereich bezeichnet, der von Abtastleitungen und Signalleitungen umgeben ist und eine Farbe emittiert. Demzufolge setzt sich im Falle einer Farbanzeigevorrichtung, die Farbelemente von R (rot), G (grün) und B (blau) aufweist, die kleinste Einheit eines Bildes aus drei Pixeln, einem R-Pixel, einem G-Pixel und einem B-Pixel, zusammen. Es sei angemerkt, dass die Farbreproduzierbarkeit verbessert werden kann, indem ein Gelb-Pixel, ein Cyan-Pixel, ein Magenta-Pixel oder dergleichen zu dem R-Pixel, dem G-Pixel und dem B-Pixel hinzugefügt wird. Außerdem kann der Stromverbrauch der Anzeigevorrichtung verringert werden, indem ein W-(weißes)Pixel zu dem R-Pixel, dem G-Pixel und dem B-Pixel hinzugefügt wird. Im Falle einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung kann die Helligkeit der Flüssigkristallanzeigevorrichtung verbessert werden, indem ein W-Pixel jeweils zu dem R-Pixel, dem G-Pixel und dem B-Pixel hinzugefügt wird. Demzufolge kann der Stromverbrauch der Flüssigkristallanzeigevorrichtung verringert werden.
  • 15B und 15C stellen Beispiele für eine Schaltungskonfiguration dar, die für die Pixel 103 in der Anzeigevorrichtung, die in 15A dargestellt wird, verwendet werden kann.
  • Das Pixel 103 in 15B umfasst ein Flüssigkristallelement 121, einen Transistor 102 und einen Kondensator 105.
  • Das Potential einer Elektrode eines Paars von Elektroden des Flüssigkristallelements 121 wird entsprechend den Spezifikationen des Pixels 103 adäquat eingestellt. Der Ausrichtungszustand des Flüssigkristallelements 121 hängt von den geschriebenen Daten ab. Ein gemeinsames Potential kann einer Elektrode des Paars von Elektroden des Flüssigkristallelements 121 zugeführt werden, das in jedem einer Vielzahl von Pixeln 103 enthalten ist. Ferner kann sich das Potential, das der einen Elektrode des Paars von Elektroden des Flüssigkristallelements 121 in dem Pixel 103 in einer Zeile zugeführt wird, von dem Potential unterscheiden, das der einen Elektrode des Paars von Elektroden des Flüssigkristallelements 121 in dem Pixel 103 in einer anderen Zeile zugeführt wird.
  • Das Flüssigkristallelement 121 ist ein Element, das unter Verwendung einer optischen Modulationsaktion eines Flüssigkristalls das Durchlassen oder Nichtdurchlassen von Licht steuert. Es sei angemerkt, dass die optische Modulationsaktion des Flüssigkristalls durch ein elektrisches Feld (einschließlich eines horizontalen elektrischen Feldes, eines vertikalen elektrischen Feldes und eines diagonalen elektrischen Feldes) gesteuert wird, das an den Flüssigkristall angelegt wird. Beispiele für das Flüssigkristallelement 121 sind ein nematischer Flüssigkristall, ein cholesterischer Flüssigkristall, ein smektischer Flüssigkristall, ein thermotroper Flüssigkristall, ein lyotroper Flüssigkristall, ein ferroelektrischer Flüssigkristall und ein antiferroelektrischer Flüssigkristall.
  • Als Beispiele für ein Betriebsverfahren der Anzeigevorrichtung, die das Flüssigkristallelement 121 enthält, können beliebige der folgenden Modi angegeben werden: ein TN-Modus, ein VA-Modus, ein ASM-(achsensymmetrisch-ausgerichteter Mikrozellen-)Modus, ein OCB-(optisch kompensierter Doppelbrechungs-)Modus, ein MVA-Modus, ein PVA-(Patterned Vertical Alignment-)Modus, ein IPS-Modus, ein FFS-Modus, ein TBA-(Transverse Bend Alignment-)Modus und dergleichen. Es sei angemerkt, dass eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nicht darauf beschränkt ist, und verschiedene Flüssigkristallelemente und Betriebsverfahren als Flüssigkristallelement und Betriebsverfahren dafür verwendet werden können.
  • Das Flüssigkristallelement kann unter Verwendung einer Flüssigkristallzusammensetzung, die einen Flüssigkristall, der eine blaue Phase aufweist, und einen chiralen Stoff enthält, ausgebildet werden. Der Flüssigkristall, der eine blaue Phase aufweist, weist eine kurze Ansprechzeit von 1 Millisekunde oder weniger auf und ist optisch isotrop; somit ist keine Ausrichtungsbehandlung notwendig, und die Abhängigkeit vom Betrachtungswinkel ist gering.
  • Bei der Struktur des Pixels 103, das in 15B dargestellt wird, ist eine Elektrode einer Source-Elektrode und einer Drain-Elektrode des Transistors 102 elektrisch mit der Signalleitung 109 verbunden, und die andere Elektrode ist elektrisch mit der anderen Elektrode des Paars von Elektroden des Flüssigkristallelements 121 verbunden. Eine Gate-Elektrode des Transistors 102 ist elektrisch mit der Abtastleitung 107 verbunden. Der Transistor 102 weist eine Funktion auf, um zu steuern, ob ein Datensignal geschrieben wird, indem er ein- oder ausgeschaltet wird.
  • In dem Pixel 103 in 15B ist eine Elektrode eines Paars von Elektroden des Kondensators 105 elektrisch mit der Kondensatorleitung 115 verbunden, der ein Potential zugeführt wird, und die andere davon ist elektrisch mit der anderen Elektrode des Paars von Elektroden des Flüssigkristallelements 121 verbunden. Das Potential der Kondensatorleitung 115 wird entsprechend den Spezifikationen des Pixels 103 adäquat eingestellt. Der Kondensator 105 dient als Speicherkondensator zum Speichern geschriebener Daten.
  • Das Pixel 103 in 15C umfasst einen Transistor 133, der das Umschalten eines Anzeigeelements durchführt, den Transistor 102, der den Pixelbetrieb steuert, einen Transistor 135, den Kondensator 105 und ein Licht emittierendes Element 131.
  • Eine Elektrode einer Source-Elektrode und einer Drain-Elektrode des Transistors 133 ist elektrisch mit der Signalleitung 109 verbunden, der ein Datensignal zugeführt wird. Eine Gate-Elektrode des Transistors 133 ist elektrisch mit einer Abtastleitung 107 verbunden, der ein Gate-Signal zugeführt wird.
  • Der Transistor 133 weist eine Funktion auf, um zu steuern, ob ein Datensignal geschrieben wird, indem er ein- oder ausgeschaltet wird.
  • Eine Elektrode einer Source-Elektrode und einer Drain-Elektrode des Transistors 102 ist elektrisch mit einer Leitung 137 verbunden, die als Anodenleitung dient, und die andere Elektrode ist elektrisch mit einer Elektrode des Licht emittierenden Elements 131 verbunden. Die Gate-Elektrode des Transistors 102 ist elektrisch mit der anderen Elektrode der Source-Elektrode und der Drain-Elektrode des Transistors 133 und mit einer Elektrode des Kondensators 105 verbunden.
  • Der Transistor 102 weist eine Funktion zum Steuern des Stroms auf, der durch das Licht emittierende Element 131 fließt, indem er ein- oder ausgeschaltet wird.
  • Eine Elektrode einer Source-Elektrode und einer Drain-Elektrode des Transistors 135 ist mit einer Leitung 139 verbunden, der ein Bezugspotential von Daten zugeführt wird, und die andere Elektrode ist elektrisch mit der einen Elektrode des Licht emittierenden Elements 131 und der anderen Elektrode des Kondensators 105 verbunden. Außerdem ist eine Gate-Elektrode des Transistors 135 elektrisch mit der Abtastleitung 107, der das Gate-Signal zugeführt wird, verbunden.
  • Der Transistor 135 weist eine Funktion zum Steuern des Stroms auf, der durch das Licht emittierende Element 131 fließt. Wenn sich beispielsweise der innere Widerstand des Licht emittierenden Elements 131 auf Grund einer Verschlechterung oder dergleichen des Licht emittierenden Elements 131 erhöht, kann der Strom, der durch das Licht emittierende Element 131 fließt, korrigiert werden, indem der Strom, der durch die Leitung 139 fließt, mit der die eine Elektrode der Source-Elektrode und der Drain-Elektrode des Transistors 135 verbunden ist, überwacht wird. Das Potential, das der Leitung 139 zugeführt wird, kann beispielsweise auf 0 V eingestellt werden.
  • Die eine Elektrode des Kondensators 105 ist elektrisch mit der Gate-Elektrode des Transistors 102 und der anderen Elektrode der Source-Elektrode und der Drain-Elektrode des Transistors 133 verbunden, und die andere Elektrode des Kondensators 105 ist elektrisch mit der anderen Elektrode der Source-Elektrode und der Drain-Elektrode des Transistors 135 und der einen Elektrode des Licht emittierenden Elements 131 verbunden.
  • In dem Pixel 103 in 15C dient der Kondensator 105 als Speicherkondensator zum Speichern geschriebener Daten.
  • Die eine Elektrode des Licht emittierenden Elements 131 ist elektrisch mit der anderen Elektrode der Source-Elektrode und der Drain-Elektrode des Transistors 135, der anderen Elektrode des Kondensators 105 und der anderen Elektrode der Source-Elektrode und der Drain-Elektrode des Transistors 102 verbunden. Des Weiteren ist die andere Elektrode des Licht emittierenden Elements 131 elektrisch mit einer Leitung 141, die als Kathode dient, verbunden.
  • Als Licht emittierendes Element 131 kann beispielsweise ein organisches Elektrolumineszenzelement (auch als organisches EL-Element bezeichnet) oder dergleichen verwendet werden. Es sei angemerkt, dass das Licht emittierende Element 131 nicht auf ein organisches EL-Element beschränkt ist; ein anorganisches EL-Element, das ein anorganisches Material enthält, kann ebenfalls verwendet werden.
  • Ein hohes Stromversorgungspotential VDD wird der Leitung 137 oder der Leitung 141 zugeführt, und ein niedriges Stromversorgungspotential VSS wird der anderen Leitung zugeführt. Bei der Struktur in 15C wird der Leitung 137 das hohe Stromversorgungspotential VDD zugeführt, und der Leitung 141 wird das niedrige Stromversorgungspotential VSS zugeführt.
  • Es sei angemerkt, dass, obwohl 15B und 15C jeweils ein Beispiel darstellen, in dem das Flüssigkristallelement 121 und das Licht emittierende Element 131 als Anzeigeelement verwendet werden, eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nicht darauf beschränkt ist. Ein beliebiges von verschiedenen Anzeigeelementen kann verwendet werden. Beispiele für ein Anzeigeelement umfassen ein Anzeigemedium, dessen Kontrast, Leuchtdichte, Reflexionsgrad, Durchlässigkeitsgrad oder dergleichen durch elektromagnetische Wirkung verändert wird, wie z. B. eine LED (z. B. eine weiße LED, eine rote LED, eine grüne LED oder eine blaue LED), einen Transistor (einen Transistor, der in Abhängigkeit von Strom Licht emittiert), einen Elektronen-Emitter, elektronische Tinte, ein elektrophoretisches Element, ein Grating Light Valve (GLV), einen Plasmabildschirm (plasma display panel, PDP), ein Anzeigeelement, bei dem ein mikroelektromechanisches System (MEMS) verwendet wird, eine digitale Mikrospiegelvorrichtung (digital micromirror device, DMD), ein Digital Micro Shutter (DMS), ein Element für einen Bildschirm mit interferometrisch arbeitendem Modulator (interferometic modulator display, IMOD), ein MEMS-Shutter-Anzeigeelement, ein MEMS-Anzeigeelement vom optischen Interferenztyp, ein Elektrobenetzungselement, eine piezoelektrische Keramikanzeige oder eine Kohlenstoffnanoröhre. Es sei angemerkt, dass Beispiele für Anzeigevorrichtungen, die EL-Elemente enthalten, eine EL-Anzeige umfassen. Beispiele für Anzeigevorrichtungen, die Elektronen-Emitter enthalten, umfassen einen Feldemissionsbildschirm (field emission display, FED) und einen SED-Typ-Flachbildschirm (SED: surface-conduction electron-emitter display, oberflächenleitfähigen Elektronen-Emitter-Bildschirm). Beispiele für Anzeigevorrichtungen, die Flüssigkristallelemente enthalten, umfassen eine Flüssigkristallanzeige (z. B. eine durchlässige Flüssigkristallanzeige, eine halbdurchlässige Flüssigkristallanzeige, eine reflektierende Flüssigkristallanzeige, eine Direktsicht-Flüssigkristallanzeige oder eine Projektionsflüssigkristallanzeige) und dergleichen. Ein Beispiel für eine Anzeigevorrichtung, die elektronische Tinte oder elektrophoretische Elemente enthält, ist elektronisches Papier. Im Falle einer halbdurchlässigen Flüssigkristallanzeige oder einer reflektierenden Flüssigkristallanzeige dienen einige oder sämtliche Pixelelektroden als reflektierende Elektroden. Beispielsweise sind einige oder sämtliche Pixelelektroden derart ausgebildet, dass sie Aluminium, Silber oder dergleichen enthalten. In einem derartigen Fall kann eine Speicherschaltung, wie z. B. ein SRAM, unter den reflektierenden Elektroden bereitgestellt sein, was zu einem niedrigeren Stromverbrauch führt.
  • Als Nächstes wird eine konkrete Struktur eines Elementsubstrats, das in der Anzeigevorrichtung enthalten ist, beschrieben. Hier wird ein konkretes Beispiel für eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung, die ein Flüssigkristallelement in dem Pixel 103 enthält, beschrieben. 16 ist eine Draufsicht auf das Pixel 103, das in 15B gezeigt wird.
  • Hier wird eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung, die in einem FFS-Modus betrieben wird, als Anzeigevorrichtung verwendet, und 16 ist eine Draufsicht auf eine Vielzahl von Pixeln 103a, 103b und 103c, die in der Flüssigkristallanzeigevorrichtung enthalten sind.
  • In 16 erstreckt sich ein leitfähiger Film 13, der als Abtastleitung dient, in eine Richtung, die im Wesentlichen senkrecht zu einem leitfähigen Film ist, der als Signalleitung dient (in die horizontale Richtung in der Zeichnung). Der leitfähige Film 21a, der als Signalleitung dient, erstreckt sich in eine Richtung, die im Wesentlichen senkrecht zu dem leitfähigen Film ist, der als Abtastleitung dient (in die vertikale Richtung in der Zeichnung). Es sei angemerkt, dass der leitfähige Film 13, der als Abtastleitung dient, elektrisch mit der Abtastleitungstreiberschaltung 104 verbunden ist (siehe 15A) und dass der leitfähige Film 21a, der als Signalleitung dient, elektrisch mit der Signalleitungstreiberschaltung 106 verbunden ist (siehe 15A).
  • Der Transistor 102 ist in einem Bereich bereitgestellt, in dem sich der leitfähige Film, der als Abtastleitung dient, und der leitfähige Film, der als Signalleitung dient, schneiden. Der Transistor 102 umfasst den leitfähigen Film 13, der als Gate-Elektrode dient; einen Gate-Isolierfilm (in 16 nicht dargestellt); den Oxidhalbleiterfilm 19a, in dem ein Kanalbereich gebildet wird, über dem Gate-Isolierfilm; und den leitfähigen Film 21a und einen leitfähigen Film 21b, die als Source-Elektrode und Drain-Elektrode dienen. Der leitfähige Film 13 dient auch als leitfähiger Film, der als Abtastleitung dient, und ein Bereich des leitfähigen Films 13, der sich mit dem Oxidhalbleiterfilm 19a überlappt, dient als Gate-Elektrode des Transistors 102. Zudem dient der leitfähige Film 21a auch als leitfähiger Film, der als Signalleitung dient, und ein Bereich des leitfähigen Films 21a, der sich mit dem Oxidhalbleiterfilm 19a überlappt, dient als Source-Elektrode oder Drain-Elektrode des Transistors 102. Des Weiteren ist in der Draufsicht in 16 ein Endabschnitt des leitfähigen Films, der als Abtastleitung dient, an einer Außenseite eines Endabschnitts des Oxidhalbleiterfilms 19a positioniert. Demnach dient der leitfähige Film, der als Abtastleitung dient, als lichtundurchlässiger Film zum Blockieren von Licht von einer Lichtquelle, wie z. B. einer Hintergrundbeleuchtung. Aus diesem Grund wird der Oxidhalbleiterfilm 19a, der in dem Transistor enthalten ist, nicht mit Licht bestrahlt, so dass Schwankungen der elektrischen Eigenschaften des Transistors unterdrückt werden können.
  • Außerdem umfasst der Transistor 102 den organischen Isolierfilm 31, der sich mit dem Oxidhalbleiterfilm 19a überlappt. Der organische Isolierfilm 31 überlappt sich mit dem Oxidhalbleiterfilm 19a (insbesondere mit einem Bereich des Oxidhalbleiterfilms 19a, der sich zwischen den leitfähigen Filmen 21a und 21b befindet), wobei ein anorganischer Isolierfilm (in 16 nicht dargestellt) dazwischen bereitgestellt ist.
  • Wasser von außen diffundiert durch den organischen Isolierfilm 31 nicht in die Flüssigkristallanzeigevorrichtung, da der organische Isolierfilm 31 in jedem Transistor 102 isoliert ist; demzufolge können Schwankungen der elektrischen Eigenschaften der in der Flüssigkristallanzeigevorrichtung bereitgestellten Transistoren verringert werden.
  • Der leitfähige Film 21b ist elektrisch mit einem Oxidhalbleiterfilm 19b, der Leitfähigkeit aufweist, verbunden. Eine gemeinsame Elektrode 29 ist über dem Oxidhalbleiterfilm 19b, der Leitfähigkeit aufweist, bereitgestellt, wobei ein Isolierfilm dazwischen bereitgestellt ist. Eine Öffnung 40, die durch eine Strichpunktlinie gekennzeichnet ist, ist in dem Isolierfilm bereitgestellt, der über dem Oxidhalbleiterfilm 19b, der Leitfähigkeit aufweist, bereitgestellt ist. Der Oxidhalbleiterfilm 19b, der Leitfähigkeit aufweist, ist in Kontakt mit einem Nitridisolierfilm (in 16 nicht dargestellt) in der Öffnung 40.
  • Die gemeinsame Elektrode 29 umfasst Streifenbereiche, die sich in eine Richtung erstrecken, die den leitfähigen Film 21a, der als Signalleitung dient, schneidet. Die Streifenbereiche sind mit einem Bereich verbunden, der sich in eine Richtung erstreckt, die parallel oder im Wesentlichen parallel zu dem leitfähigen Film 21a ist, der als Signalleitung dient. Dementsprechend liegen die Streifenbereiche der gemeinsamen Elektrode 29 in den Pixeln auf dem gleichen Potential.
  • Der Kondensator 105 ist in einem Bereich ausgebildet, in dem sich der Oxidhalbleiterfilm 19b, der Leitfähigkeit aufweist, und die gemeinsame Elektrode 29 überlappen. Der Oxidhalbleiterfilm 19b, der Leitfähigkeit aufweist, und die gemeinsame Elektrode 29 weisen jeweils eine Lichtdurchlässigkeitseigenschaft auf. Das heißt, dass der Kondensator 105 eine Lichtdurchlässigkeitseigenschaft aufweist.
  • Eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung im FFS-Modus ist, wie in 16 dargestellt, mit der gemeinsamen Elektrode bereitgestellt, die die Streifenbereiche umfasst, die sich in eine Richtung erstrecken, die den leitfähigen Film, der als Signalleitung dient, schneidet. Demzufolge kann die Anzeigevorrichtung einen ausgezeichneten Kontrast aufweisen.
  • Dank der Lichtdurchlässigkeitseigenschaft des Kondensators 105 kann der Kondensator 105 großflächig (mit einer großen Fläche) in dem Pixel 103 ausgebildet werden. Somit kann eine Anzeigevorrichtung mit einem Kondensator mit hoher Kapazität sowie mit einem Öffnungsverhältnis, das typischerweise auf 50% oder mehr, bevorzugt auf 60% oder mehr erhöht ist, bereitgestellt werden. Beispielsweise ist bei einer hochauflösenden Anzeigevorrichtung, wie z. B. einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung, die Fläche eines Pixels klein und dementsprechend ist auch die Fläche eines Kondensators klein. Aus diesem Grund ist bei der hochauflösenden Anzeigevorrichtung die Menge an Ladungen, die in dem Kondensator akkumuliert werden, klein. Jedoch kann, da der Kondensator 105 dieser Ausführungsform eine Lichtdurchlässigkeitseigenschaft aufweist, in dem Pixel ein ausreichender Kapazitätswert erzielt werden und das Öffnungsverhältnis verbessert werden, wenn der Kondensator 105 in einem Pixel bereitgestellt ist. Typischerweise kann der Kondensator 105 vorteilhaft für eine hochauflösende Anzeigevorrichtung mit einer Pixeldichte von 200 ppi (pixel per inch, Pixel pro Zoll) oder mehr, 300 ppi oder mehr oder darüber hinaus 500 ppi oder mehr verwendet werden.
  • Wenn der Kapazitätswert eines Kondensators bei einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung erhöht wird, kann der Zeitraum verlängert werden, in dem die Ausrichtung der Flüssigkristallmoleküle eines Flüssigkristallelements konstant in dem Zustand gehalten werden kann, in dem ein elektrisches Feld angelegt wird. Wenn der Zeitraum bei einer ein Standbild anzeigenden Anzeigevorrichtung verlängert werden kann, kann die Häufigkeit des Überschreibens von Bilddaten verringert werden, was zu einer Verringerung des Stromverbrauchs führt. Des Weiteren kann auf Grund der Struktur dieser Ausführungsform das Öffnungsverhältnis selbst bei einer hochauflösenden Anzeigevorrichtung verbessert werden, was es ermöglicht, Licht von einer Lichtquelle, wie z. B. einer Hintergrundbeleuchtung, in effizienter Weise zu nutzen, so dass der Stromverbrauch der Anzeigevorrichtung verringert werden kann.
  • Als Nächstes ist 17 eine Querschnittsansicht, die entlang der Strichpunktlinien A-B und C-D in 16 entnommen wurde. Der Transistor 102, der in 17 dargestellt wird, ist ein kanalgeätzter Transistor. Es sei angemerkt, dass der Transistor 102 in der Kanallängsrichtung und der Kondensator 105 in der Querschnittsansicht, die entlang der Strichpunktlinie A-B entnommen wurde, dargestellt werden und dass der Transistor 102 in der Kanalbreitenrichtung in der Querschnittsansicht, die entlang der Strichpunktlinie C-D entnommen wurde, dargestellt wird.
  • Die Flüssigkristallanzeigevorrichtung, die bei dieser Ausführungsform beschrieben wird, umfasst ein Paar von Substraten (ein erstes Substrat 11 und ein zweites Substrat 342), eine Elementschicht, die in Kontakt mit dem ersten Substrat 11 ist, eine Elementschicht, die in Kontakt mit dem zweiten Substrat 342 ist, und eine Flüssigkristallschicht 320, die zwischen den Elementschichten bereitgestellt ist. Es sei angemerkt, dass „Elementschicht” eine allgemeine Bezeichnung ist, die verwendet wird, um auf Schichten zu verweisen, die zwischen dem Substrat und der Flüssigkristallschicht angeordnet sind. Des Weiteren werden das Substrat und die Elementschicht in einigen Fällen kollektiv als Elementsubstrat bezeichnet. Ein Flüssigkristallelement 322 ist zwischen einem Paar von Substraten (dem ersten Substrat 11 und dem zweiten Substrat 342) bereitgestellt.
  • Das Flüssigkristallelement 322 umfasst den Oxidhalbleiterfilm 19b, der Leifähigkeit aufweist, über dem Substrat 11, die gemeinsame Elektrode 29, einen Nitridisolierfilm 27, einen Film, der die Ausrichtung steuert (im Folgenden als Ausrichtungsfilm 33 bezeichnet), und die Flüssigkristallschicht 320. Der Oxidhalbleiterfilm 19b, der Leitfähigkeit aufweist, dient als eine Elektrode (auch als Pixelelektrode bezeichnet) des Flüssigkristallelements 322, und die gemeinsame Elektrode 29 dient als die andere Elektrode des Flüssigkristallelements 322.
  • Zuerst wird die Elementschicht beschrieben, die über dem ersten Substrat 11 ausgebildet ist. Der Transistor 102 in 17 weist eine Struktur mit einem einzelnen Gate (single-gate structure) auf und umfasst den leitfähigen Film 13, der als Gate-Elektrode dient, über dem ersten Substrat 11. Der Transistor 102 umfasst zusätzlich einen Nitridisolierfilm 15, der über dem ersten Substrat 11 und dem leitfähigen Film 13, der als Gate-Elektrode dient, ausgebildet ist, einen Oxidisolierfilm 17, der über dem Nitridisolierfilm 15 ausgebildet ist, den Oxidhalbleiterfilm 19a, der sich mit dem leitfähigen Film 13, der als Gate-Elektrode dient, überlappt, wobei der Nitridisolierfilm 15 und der Oxidisolierfilm 17 dazwischen bereitgestellt sind, und die leitfähigen Filme 21a und 21b, die als Source-Elektrode und Drain-Elektrode dienen und in Kontakt mit dem Oxidhalbleiterfilm 19a sind. Der Nitridisolierfilm 15 und der Oxidisolierfilm 17 dienen als Gate-Isolierfilm 14. Darüber hinaus ist ein Oxidisolierfilm 23 über dem Oxidisolierfilm 17, dem Oxidhalbleiterfilm 19a und den leitfähigen Filmen 21a und 21b, die als Source-Elektrode und Drain-Elektrode dienen, ausgebildet, und ein Oxidisolierfilm 25 ist über dem Oxidisolierfilm 23 ausgebildet. Der Nitridisolierfilm 27 ist über dem Oxidisolierfilm 23, dem Oxidisolierfilm 25 und dem leitfähigen Film 21b ausgebildet. Der Oxidisolierfilm 23, der Oxidisolierfilm 25 und der Nitridisolierfilm 27 dienen als anorganischer Isolierfilm 30. Der Oxidhalbleiterfilm 19b, der Leitfähigkeit aufweist, ist über dem Oxidisolierfilm 17 ausgebildet. Der Oxidhalbleiterfilm 19b, der Leitfähigkeit aufweist, ist mit einem der leitfähigen Filme 21a und 21b, die als Source-Elektrode und Drain-Elektrode dienen, verbunden, hier mit dem leitfähigen Film 21b. Die gemeinsame Elektrode 29 ist über dem Nitridisolierfilm 27 ausgebildet. Außerdem ist der organische Isolierfilm 31, der sich mit dem Oxidhalbleiterfilm 19a des Transistors 102 überlappt, enthalten, wobei der anorganische Isolierfilm 30 dazwischen bereitgestellt ist.
  • Eine Struktur der Anzeigevorrichtung wird nachstehend im Detail beschrieben.
  • Das bei der Ausführungsform 1 beschriebene Substrat 151 kann in angemessener Weise als erstes Substrat 11 verwendet werden.
  • Der leitfähige Film 13, der als Gate-Elektrode dient, kann unter Verwendung eines Metallelements, das aus Aluminium, Chrom, Kupfer, Tantal, Titan, Molybdän und Wolfram ausgewählt wird; einer Legierung, die eines dieser Metallelemente als Komponente enthält; einer Legierung, die beliebige dieser Metallelemente in Kombination enthält; oder dergleichen ausgebildet werden. Ferner kann/können ein oder mehrere Metallelemente, das/die aus Mangan und Zirkon ausgewählt wird/werden, verwendet werden. Der leitfähige Film 13, der als Gate-Elektrode dient, kann eine einschichtige Struktur oder eine mehrschichtige Struktur aus zwei oder mehr Schichten aufweisen. Zum Beispiel können eine einschichtige Struktur eines Silizium enthaltenden Aluminiumfilms, eine zweischichtige Struktur, bei der ein Aluminiumfilm über einem Titanfilm angeordnet ist, eine zweischichtige Struktur, bei der ein Titanfilm über einem Titannitridfilm angeordnet ist, eine zweischichtige Struktur, bei der ein Wolframfilm über einem Titannitridfilm angeordnet ist, eine zweischichtige Struktur, bei der ein Wolframfilm über einem Tantalnitridfilm oder einem Wolframnitridfilm angeordnet ist, eine zweischichtige Struktur, bei der ein Kupferfilm über einem Titanfilm angeordnet ist, eine zweischichtige Struktur, bei der ein Kupferfilm über einem Molybdänfilm angeordnet ist, und eine dreischichtige Struktur, bei der ein Titanfilm, ein Aluminiumfilm und ein Titanfilm in dieser Reihenfolge übereinander angeordnet sind, angegeben werden. Alternativ kann ein Legierungsfilm oder ein Nitridfilm, der Aluminium und ein oder mehrere Elemente enthält, die aus Titan, Tantal, Wolfram, Molybdän, Chrom, Neodym und Scandium ausgewählt werden, verwendet werden.
  • Für den leitfähigen Film 13, der als Gate-Elektrode dient, können die Struktur und das Material, die für den leitfähigen Film 159 der Ausführungsform 1 verwendet werden, in angemessener Weise verwendet werden. Alternativ kann der bei der Beschreibung des leitfähigen Films 181 bei der Ausführungsform 3 beschriebene lichtdurchlässige leitfähige Film verwendet werden. Alternativ kann der leitfähige Film 13, der als Gate-Elektrode dient, eine mehrschichtige Struktur aus dem lichtdurchlässigen leitfähigen Film und dem Metallelement aufweisen. Alternativ kann der leitfähige Film 13, der als Gate-Elektrode dient, unter Verwendung des Oxidhalbleiterfilms 155b, der Leitfähigkeit aufweist, der Ausführungsform 1 ausgebildet werden.
  • Der Nitridisolierfilm 15 kann ein Nitridisolierfilm sein, der Sauerstoff kaum durchlässt. Außerdem kann ein Nitridisolierfilm, der Sauerstoff, Wasserstoff und Wasser kaum durchlässt, verwendet werden. Als Nitridisolierfilm, der Sauerstoff kaum durchlässt, und als Nitridisolierfilm, der Sauerstoff, Wasserstoff und Wasser kaum durchlässt, wird ein Siliziumnitridfilm, ein Siliziumnitridoxidfilm, ein Aluminiumnitridfilm, ein Aluminiumnitridoxidfilm oder dergleichen angegeben. Anstatt des Nitridisolierfilms, der Sauerstoff kaum durchlässt, und des Nitridisolierfilms, der Sauerstoff, Wasserstoff und Wasser kaum durchlässt, kann ein Oxidisolierfilm verwendet werden, wie z. B. ein Aluminiumoxidfilm, ein Aluminiumoxynitridfilm, ein Galliumoxidfilm, ein Galliumoxynitridfilm, ein Yttriumoxidfilm, ein Yttriumoxynitridfilm, ein Hafniumoxidfilm oder ein Hafniumoxynitridfilm.
  • Die Dicke des Nitridisolierfilms 15 ist vorzugsweise größer als oder gleich 5 nm und kleiner als oder gleich 100 nm, stärker bevorzugt größer als oder gleich 20 nm und kleiner als oder gleich 80 nm.
  • Der Oxidisolierfilm 17 kann derart ausgebildet werden, dass er eine einschichtige Struktur oder eine mehrschichtige Struktur aufweist, bei der beispielsweise ein oder mehrere von einem Siliziumoxidfilm, einem Siliziumoxynitridfilm, einem Siliziumnitridoxidfilm, einem Siliziumnitridfilm, einem Aluminiumoxidfilm, einem Hafniumoxidfilm, einem Galliumoxidfilm und einem Metalloxidfilm auf Ga-Zn-Basis verwendet werden.
  • Der Oxidisolierfilm 17 kann auch unter Verwendung eines Materials mit einer hohen relativen Dielektrizitätskonstante ausgebildet werden, wie z. B. Hafniumsilikat (HfSiOx), Hafniumsilikat, dem Stickstoff zugesetzt worden ist (HfSixOyNz), Hafniumaluminat, dem Stickstoff zugesetzt worden ist (HfAlxOyNz), Hafniumoxid oder Yttriumoxid, so dass der Gate-Leckstrom des Transistors verringert werden kann.
  • Die Dicke des Oxidisolierfilms 17 ist vorzugsweise größer als oder gleich 5 nm und kleiner als oder gleich 400 nm, stärker bevorzugt größer als oder gleich 10 nm und kleiner als oder gleich 300 nm, noch stärker bevorzugt größer als oder gleich 50 nm und kleiner als oder gleich 250 nm.
  • Der Oxidhalbleiterfilm 19a und der Oxidhalbleiterfilm 19b, der Leitfähigkeit aufweist, werden gleichzeitig und unter Verwendung eines Metalloxidfilms, wie z. B. eines In-Ga-Oxidfilms, eines In-Zn-Oxidfilms oder eines In-M-Zn-Oxidfilms (M stellt Al, Ga, Y, Zr, Sn, La, Ce oder Nd dar), ausgebildet. Demzufolge enthalten der Oxidhalbleiterfilm 19a und der Oxidhalbleiterfilm 19b, der Leitfähigkeit aufweist, das gleiche Metallelement.
  • Jedoch ist die Anzahl von Defekten des Oxidhalbleiterfilms 19b, der Leitfähigkeit aufweist, groß und dessen Verunreinigungskonzentration ist im Vergleich zu dem Oxidhalbleiterfilm 19a hoch. Demzufolge weist der Oxidhalbleiterfilm 19b, der Leitfähigkeit aufweist, sich von dem Oxidhalbleiterfilm 19a unterscheidende elektrische Eigenschaften auf. Insbesondere weist der Oxidhalbleiterfilm 19a Halbleitereigenschaften auf und der Oxidhalbleiterfilm 19b, der Leitfähigkeit aufweist, weist Leitfähigkeit auf.
  • Die Dicken des Oxidhalbleiterfilms 19a und des Oxidhalbleiterfilms 19b, der Leitfähigkeit aufweist, sind größer als oder gleich 3 nm und kleiner als oder gleich 200 nm, vorzugsweise größer als oder gleich 3 nm und kleiner als oder gleich 100 nm, stärker bevorzugt größer als oder gleich 3 nm und kleiner als oder gleich 50 nm.
  • Ein Teil des Oxidhalbleiterfilms 19a dient als Kanalbereich des Transistors; demzufolge beträgt die Energielücke des Oxidhalbleiterfilms 19a 2 eV oder mehr, bevorzugt 2,5 eV oder mehr, stärker bevorzugt 3 eV oder mehr. Der Sperrstrom (off-state current) des Transistors 102 kann verringert werden, indem ein Oxidhalbleiter mit einer derartigen großen Energielücke verwendet wird.
  • Als Oxidhalbleiterfilm 19a wird ein Oxidhalbleiterfilm mit niedriger Ladungsträgerdichte verwendet. Zum Beispiel wird ein Oxidhalbleiterfilm, dessen Ladungsträgerdichte 1 × 1017/cm3 oder niedriger, bevorzugt 1 × 1015/cm3 oder niedriger, bevorzugt 1 × 1013/cm3 oder niedriger, bevorzugt 8 × 1011 /cm3 oder niedriger, bevorzugt 1 × 1011/cm3 oder niedriger, stärker bevorzugt niedriger als 1 × 1010/cm3 ist und 1 × 10–9/cm3 oder höher ist, als Oxidhalbleiterfilm 19a verwendet.
  • Es sei angemerkt, dass je nach erforderlichen Halbleitereigenschaften und elektrischen Eigenschaften (z. B. Feldeffektbeweglichkeit und Schwellenspannung) eines Transistors ein Material mit einer geeigneten Zusammensetzung verwendet werden kann, ohne dabei auf die oben beschriebenen Zusammensetzungen beschränkt zu sein. Um die erforderlichen Halbleitereigenschaften eines Transistors zu erhalten, werden vorzugsweise ferner die Ladungsträgerdichte, die Verunreinigungskonzentration, die Defektdichte, das Atomverhältnis eines Metallelements zu Sauerstoff, der Atomabstand, die Dichte und dergleichen des Oxidhalbleiterfilms 19a auf adäquate Werte eingestellt.
  • Es sei angemerkt, dass als Oxidhalbleiterfilm 19a ein Oxidhalbleiterfilm verwendet wird, in dem die Verunreinigungskonzentration niedrig ist und die Dichte der Defektzustände (defect states) niedrig ist, wobei in diesem Fall ein Transistor, der bessere elektrische Eigenschaften aufweist, hergestellt werden kann. Hier wird der Zustand, in dem die Verunreinigungskonzentration niedrig ist und die Dichte der Defektzustände niedrig ist (die Menge an Sauerstofffehlstellen klein ist), als „hochrein intrinsisch” oder „im Wesentlichen hochrein intrinsisch” bezeichnet. Ein hochreiner intrinsischer oder im Wesentlichen hochreiner intrinsischer Oxidhalbleiter weist nur geringe Ladungsträgererzeugungsquellen auf und weist deshalb in einigen Fällen eine niedrige Ladungsträgerdichte auf. Daher weist ein Transistor, in dem ein Kanalbereich in dem Oxidhalbleiterfilm gebildet wird, selten eine negative Schwellenspannung auf (er ist selten selbstleitend). Ein hochreiner intrinsischer oder im Wesentlichen hochreiner intrinsischer Oxidhalbleiterfilm weist in einigen Fällen eine niedrige Dichte der Defektzustände und daher wenige Ladungsträgerfallen auf. Des Weiteren weist der hochreine intrinsische oder im Wesentlichen hochreine intrinsische Oxidhalbleiterfilm einen sehr niedrigen Sperrstrom auf. Selbst wenn ein Bauelement eine Kanalbreite von 1 × 106 μm und eine Kanallänge (L) von 10 μm aufweist, kann der Sperrstrom bei einer Spannung (Drain-Spannung) zwischen einer Source-Elektrode und einer Drain-Elektrode von 1 V bis 10 V niedriger als oder gleich der Messgrenze eines Halbleiterparameteranalysators, d. h. niedriger als oder gleich 1 × 10–13 A, sein. Deshalb weist der Transistor, bei dem ein Kanalbereich in dem Oxidhalbleiterfilm gebildet wird, in einigen Fällen geringe Schwankungen der elektrischen Eigenschaften und eine hohe Zuverlässigkeit auf. Als Beispiele für die Verunreinigungen werden Wasserstoff, Stickstoff, ein Alkalimetall und ein Erdalkalimetall angegeben.
  • Wasserstoff, der in dem Oxidhalbleiterfilm enthalten ist, reagiert mit Sauerstoff, der an ein Metallatom gebunden ist, zu Wasser, und außerdem wird eine Sauerstofffehlstelle in einem Gitter, aus dem Sauerstoff freigesetzt wird (oder in einem Abschnitt, aus dem Sauerstoff freigesetzt wird), gebildet. Infolge des Eintritts von Wasserstoff in die Sauerstofffehlstelle wird in einigen Fällen ein Elektron, das als Ladungsträger dient, erzeugt. In einigen Fällen verursacht die Bindung eines Teils von Wasserstoff mit Sauerstoff, der an ein Metallelement gebunden ist, ferner die Erzeugung eines Elektrons, das als Ladungsträger dient. Somit ist es wahrscheinlich, dass ein Transistor, der einen Wasserstoff enthaltenden Oxidhalbleiter enthält, selbstleitend ist.
  • Es wird demzufolge bevorzugt, dass Wasserstoff sowie die Sauerstofffehlstellen in dem Oxidhalbleiterfilm 19a so weit wie möglich verringert werden. In dem Oxidhalbleiterfilm 19a wird insbesondere die Wasserstoffkonzentration, die durch Sekundärionen-Massenspektrometrie (SIMS) gemessen wird, auf niedriger als oder gleich 5 × 1019 Atome/cm3, bevorzugt niedriger als oder gleich 1 × 1019 Atome/cm3, stärker bevorzugt niedriger als oder gleich 5 × 1018 Atome/cm3, noch stärker bevorzugt niedriger als oder gleich 1 × 1018 Atome/cm3, sogar noch stärker bevorzugt niedriger als oder gleich 5 × 1017 Atome/cm3, sogar noch viel stärker bevorzugt auf niedriger als oder gleich 1 × 1016 Atome/cm3 eingestellt.
  • Wenn Silizium oder Kohlenstoff, das/der eines der Elemente ist, die zur Gruppe 14 gehören, in dem Oxidhalbleiterfilm 19a enthalten ist, vermehren sich Sauerstofffehlstellen, und der Oxidhalbleiterfilm 19a wird zu einem Film vom n-Typ. Deshalb wird die Silizium- oder Kohlenstoffkonzentration (die Konzentration wird durch SIMS gemessen) des Oxidhalbleiterfilms 19a auf niedriger als oder gleich 2 × 1018 Atome/cm3, bevorzugt niedriger als oder gleich 2 × 1017 Atome/cm3 eingestellt.
  • Die Alkalimetall- oder Erdalkalimetallkonzentration in dem Oxidhalbleiterfilm 19a, die durch SIMS gemessen wird, wird auf niedriger als oder gleich 1 × 1018 Atome/cm3, bevorzugt niedriger als oder gleich 2 × 1016 Atome/cm3 eingestellt. Ein Alkalimetall und ein Erdalkalimetall könnten Ladungsträger erzeugen, wenn sie an einen Oxidhalbleiter gebunden werden, wobei in diesem Fall der Sperrstrom des Transistors ansteigen könnte. Deshalb wird die Alkalimetall- oder Erdalkalimetallkonzentration in dem Oxidhalbleiterfilm 19a vorzugsweise verringert.
  • Wenn der Oxidhalbleiterfilm 19a ferner Stickstoff enthält, weist er auf Grund der Erzeugung von Elektronen, die als Ladungsträger dienen, und auf Grund der Erhöhung der Ladungsträgerdichte leicht eine n-Typ-Leitfähigkeit auf. Folglich ist es wahrscheinlich, dass sich ein Transistor, der einen stickstoffhaltigen Oxidhalbleiter enthält, selbstleitend verhält. Aus diesem Grund wird Stickstoff in dem Oxidhalbleiterfilm vorzugsweise so weit wie möglich verringert; beispielsweise wird die durch SIMS gemessene Stickstoffkonzentration vorzugsweise auf niedriger als oder gleich 5 × 1018 Atome/cm3 eingestellt.
  • Der Oxidhalbleiterfilm 19b, der Leitfähigkeit aufweist, wird ausgebildet, indem Defekte, z. B. Sauerstofffehlstellen, und Verunreinigungen, in einem Oxidhalbleiterfilm, der zur gleichen Zeit wie der Oxidhalbleiterfilm 19a ausgebildet wird, enthalten sind. Demzufolge dient der Oxidhalbleiterfilm 19b, der Leitfähigkeit aufweist, als Elektrode, beispielsweise als Pixelelektrode bei dieser Ausführungsform.
  • Der Oxidhalbleiterfilm 19a und der Oxidhalbleiterfilm 19b, der Leitfähigkeit aufweist, werden jeweils über dem Oxidisolierfilm 17 ausgebildet, jedoch unterscheiden sie sich in der Verunreinigungskonzentration. Insbesondere weist der Oxidhalbleiterfilm 19b, der Leitfähigkeit aufweist, eine höhere Verunreinigungskonzentration auf als der Oxidhalbleiterfilm 19a. Die Wasserstoffkonzentration in dem Oxidhalbleiterfilm 19a ist beispielsweise niedriger als oder gleich 5 × 1019 Atome/cm3, bevorzugt niedriger als oder gleich 1 × 1019 Atome/cm3, stärker bevorzugt niedriger als oder gleich 5 × 1018 Atome/cm3, noch stärker bevorzugt niedriger als oder gleich 1 × 1018 Atome/cm3, sogar noch stärker bevorzugt niedriger als oder gleich 5 × 1017 Atome/cm3, sogar noch sehr viel stärker bevorzugt niedriger als oder gleich 1 × 1016 Atome/cm3. Andererseits ist die Wasserstoffkonzentration in dem Oxidhalbleiterfilm 19b, der Leitfähigkeit aufweist, höher als oder gleich 8 × 1019 Atome/cm3, bevorzugt höher als oder gleich 1 × 1020 Atome/cm3, stärker bevorzugt höher als oder gleich 5 × 1020 Atome/cm3. Die Wasserstoffkonzentration in dem Oxidhalbleiterfilm 19b, der Leitfähigkeit aufweist, ist größer als oder gleich dem Zweifachen, bevorzugt größer als oder gleich dem Zehnfachen der Wasserstoffkonzentration in dem Oxidhalbleiterfilm 19a.
  • Der Oxidhalbleiterfilm 19b, der Leitfähigkeit aufweist, weist einen niedrigeren spezifischen Widerstand auf als der Oxidhalbleiterfilm 19a. Der spezifische Widerstand des Oxidhalbleiterfilms 19b, der Leitfähigkeit aufweist, ist vorzugsweise höher als oder gleich dem 1 × 10–8-Fachen und niedriger als das 1 × 10–1-Fache des spezifischen Widerstands des Oxidhalbleiterfilms 19a. Der spezifische Widerstand des Oxidhalbleiterfilms 19b, der Leitfähigkeit aufweist, ist typischerweise höher als oder gleich 1 × 10–3 Ωcm und niedriger als 1 × 104 Ωcm, bevorzugt höher als oder gleich 1 × 10–3 Ωcm und niedriger als 1 × 10–1 Ωcm.
  • Der Oxidhalbleiterfilm 19a und der Oxidhalbleiterfilm 19b, der Leitfähigkeit aufweist, können in angemessener Weise jeweils eine Kristallstruktur aufweisen, die derjenigen des Oxidhalbleiterfilms 155b, der Leitfähigkeit aufweist, der Ausführungsform 1 gleicht.
  • Für jeden der leitfähigen Filme 21a und 21b, die als Source-Elektrode und Drain-Elektrode dienen, können die Struktur und das Material, die für den leitfähigen Film 159 der Ausführungsform 1 verwendet werden, in angemessener Weise verwendet werden.
  • Bei dieser Ausführungsform weist der leitfähige Film 21a eine mehrschichtige Struktur aus einem leitfähigen Film 21a_1 und einem leitfähigen Film 21a_2 auf. Der leitfähige Film 21b weist eine mehrschichtige Struktur aus einem leitfähigen Film 21b_1 und einem leitfähigen Film 21b_2 auf. Für die leitfähigen Filme 21a_1 und 21b_1 wird ein Cu-X-Legierungsfilm verwendet. Für die leitfähigen Filme 21a_2 und 21b_2 wird ein leitfähiger Film, der ein Material mit geringem Widerstand enthält, verwendet.
  • Als Oxidisolierfilm 23 oder Oxidisolierfilm 25 wird vorzugsweise ein Oxidisolierfilm verwendet, der mehr Sauerstoff enthält als die stöchiometrische Zusammensetzung. Hier wird ein Oxidisolierfilm, der Sauerstoff durchlässt, als Oxidisolierfilm 23 ausgebildet, und ein Oxidisolierfilm, der mehr Sauerstoff enthält als die stöchiometrische Zusammensetzung, wird als Oxidisolierfilm 25 ausgebildet.
  • Der Oxidisolierfilm 23 ist ein Oxidisolierfilm, der Sauerstoff durchlässt. Deshalb kann Sauerstoff, der aus dem Oxidisolierfilm 25, der über dem Oxidisolierfilm 23 bereitgestellt ist, freigesetzt wird, durch den Oxidisolierfilm 23 zu dem Oxidhalbleiterfilm 19a wandern. Überdies dient der Oxidisolierfilm 23 auch als Film, der Schäden an dem Oxidhalbleiterfilm 19a während der späteren Ausbildung des Oxidisolierfilms 25 begrenzt.
  • Ein Siliziumoxidfilm, ein Siliziumoxynitridfilm oder dergleichen mit einer Dicke von größer als oder gleich 5 nm und kleiner als oder gleich 150 nm, bevorzugt größer als oder gleich 5 nm und kleiner als oder gleich 50 nm kann als Oxidisolierfilm 23 verwendet werden.
  • Des Weiteren ist der Oxidisolierfilm 23 vorzugsweise ein Oxidisolierfilm, der Stickstoff enthält und eine geringe Anzahl von Defekten aufweist.
  • Typische Beispiele für den Oxidisolierfilm, der Stickstoff enthält und eine geringe Anzahl von Defekten aufweist, umfassen einen Siliziumoxynitridfilm und einen Aluminiumoxynitridfilm.
  • In einem ESR-Spektrum bei 100 K oder niedriger des Oxidisolierfilms mit einer geringen Anzahl von Defekten werden ein erstes Signal, das bei einem g-Faktor von größer als oder gleich 2,037 und kleiner als oder gleich 2,039 erscheint, ein zweites Signal, das bei einem g-Faktor von größer als oder gleich 2,001 und kleiner als oder gleich 2,003 erscheint, und ein drittes Signal, das bei einem g-Faktor von größer als oder gleich 1,964 und kleiner als oder gleich 1,966 erscheint, beobachtet. Die Spaltbreite des ersten und des zweiten Signals und die Spaltbreite des zweiten und des dritten Signals, die durch eine ESR-Messung unter Verwendung eines X-Bandes erhalten werden, betragen jeweils etwa 5 mT. Die Summe der Spin-Dichten des ersten Signals, das bei einem g-Faktor von größer als oder gleich 2,037 und kleiner als oder gleich 2,039 erscheint, des zweiten Signals, das bei einem g-Faktor von größer als oder gleich 2,001 und kleiner als oder gleich 2,003 erscheint, und des dritten Signals, das bei einem g-Faktor von größer als oder gleich 1,964 und kleiner als oder gleich 1,966 erscheint, ist niedriger als 1 × 1018 Spins/cm3, typischerweise höher als oder gleich 1 × 1017 Spins/cm3 und niedriger als 1 × 1018 Spins/cm3.
  • In dem ESR-Spektrum bei 100 K oder niedriger entsprechen das erste Signal, das bei einem g-Faktor von größer als oder gleich 2,037 und kleiner als oder gleich 2,039 erscheint, das zweite Signal, das bei einem g-Faktor von größer als oder gleich 2,001 und kleiner als oder gleich 2,003 erscheint, und das dritte Signal, das bei einem g-Faktor von größer als oder gleich 1,964 und kleiner als oder gleich 1,966 erscheint, Signalen, die auf Stickstoffoxid zurückzuführen sind (NOx; x ist größer als oder gleich 0 und kleiner als oder gleich 2, bevorzugt größer als oder gleich 1 und kleiner als oder gleich 2). Typische Beispiele für Stickstoffoxid umfassen Stickstoffmonoxid und Stickstoffdioxid. Mit anderen Worten: Je niedriger die Gesamtspindichte des ersten Signals, das bei einem g-Faktor von größer als oder gleich 2,037 und kleiner als oder gleich 2,039 erscheint, des zweiten Signals, das bei einem g-Faktor von größer als oder gleich 2,001 und kleiner als oder gleich 2,003 erscheint, und des dritten Signals, das bei einem g-Faktor von größer als oder gleich 1,964 und kleiner als oder gleich 1,966 erscheint, ist, desto niedriger ist der Stickstoffoxidgehalt in dem Oxidisolierfilm.
  • Wenn der Oxidisolierfilm 23, wie vorstehend beschrieben, eine kleine Menge an Stickstoffoxid enthält, kann die Ladungsträgerfalle an der Grenzfläche zwischen dem Oxidisolierfilm 23 und dem Oxidhalbleiterfilm verringert werden. Demzufolge kann der Betrag der Veränderung der Schwellenspannung des Transistors, der in der Halbleitervorrichtung enthalten ist, verringert werden, was zu einer verringerten Veränderung der elektrischen Eigenschaften des Transistors führt.
  • Der Oxidisolierfilm 23 weist vorzugsweise eine durch Sekundärionen-Massenspektrometrie (SIMS) gemessene Stickstoffkonzentration von niedriger als oder gleich 6 × 1020 Atome/cm3 auf. In diesem Fall ist es unwahrscheinlich, das Stickstoffoxid in dem Oxidisolierfilm 23 gebildet wird, so dass die Ladungsträgerfalle an der Grenzfläche zwischen dem Oxidisolierfilm 23 und dem Oxidhalbleiterfilm 19a verringert werden kann. Des Weiteren kann der Betrag der Veränderung der Schwellenspannung des Transistors, der in der Halbleitervorrichtung enthalten ist, verringert werden, was zu einer verringerten Veränderung der elektrischen Eigenschaften des Transistors führt.
  • Es sei angemerkt, dass dann, wenn Nitridoxid und Ammoniak in dem Oxidisolierfilm 23 enthalten sind, das Nitridoxid und Ammoniak bei der Wärmebehandlung während des Herstellungsprozesses miteinander reagieren; dementsprechend wird das Nitridoxid als Stickstoffgas freigesetzt. Demzufolge können die Stickstoffkonzentration des Oxidisolierfilms 23 und die darin enthaltene Menge an Stickstoffoxid verringert werden. Weiterhin kann die Ladungsträgerfalle an der Grenzfläche zwischen dem Oxidisolierfilm 23 und dem Oxidhalbleiterfilm 19a verringert werden. Des Weiteren kann der Betrag der Veränderung der Schwellenspannung des Transistors, der in der Halbleitervorrichtung enthalten ist, verringert werden, was zu einer verringerten Veränderung der elektrischen Eigenschaften des Transistors führt.
  • Es sei angemerkt, dass in dem Oxidisolierfilm 23 nicht der gesamte Sauerstoff, der von außen in den Oxidisolierfilm 23 eintritt, zur Außenseite des Oxidisolierfilms 23 wandert und etwas Sauerstoff in dem Oxidisolierfilm 23 verbleibt. Überdies findet in einigen Fällen eine Wanderung von Sauerstoff in dem Oxidisolierfilm 23 derart statt, dass Sauerstoff in den Oxidisolierfilm 23 eintritt und dann Sauerstoff, der in dem Oxidisolierfilm 23 enthalten ist, zur Außenseite des Oxidisolierfilms 23 wandert.
  • Wenn der Oxidisolierfilm, der Sauerstoff durchlässt, als Oxidisolierfilm 23 ausgebildet wird, kann Sauerstoff, der aus dem Oxidisolierfilm 25 freigesetzt wird, der über dem Oxidisolierfilm 23 bereitgestellt ist, durch den Oxidisolierfilm 23 zu dem Oxidhalbleiterfilm 19a wandern.
  • Der Oxidisolierfilm 25 wird in Kontakt mit dem Oxidisolierfilm 23 ausgebildet. Der Oxidisolierfilm 25 wird unter Verwendung eines Oxidisolierfilms ausgebildet, der Sauerstoff mit einem höheren Anteil enthält als die stöchiometrische Zusammensetzung. Ein Teil des Sauerstoffs wird durch Erwärmung aus dem Oxidisolierfilm, der mehr Sauerstoff enthält als die stöchiometrische Zusammensetzung, freigesetzt. Der Oxidisolierfilm, der Sauerstoff mit einem höheren Anteil enthält als die stöchiometrische Zusammensetzung, ist ein Oxidisolierfilm, bei dem die Menge an freigesetztem Sauerstoff, umgerechnet in Sauerstoffatome, größer als oder gleich 1,0 × 1018 Atome/cm3, bevorzugt größer als oder gleich 3,0 × 1020 Atome/cm3 bei einer TDS-Analyse ist. Es sei angemerkt, dass die Oberflächentemperatur des Oxidisolierfilms 25 bei der TDS-Analyse vorzugsweise höher als oder gleich 100°C und niedriger als oder gleich 700°C oder höher als oder gleich 100°C und niedriger als oder gleich 500°C ist.
  • Ein Siliziumoxidfilm, ein Siliziumoxynitridfilm oder dergleichen mit einer Dicke von größer als oder gleich 30 nm und kleiner als oder gleich 500 nm, bevorzugt größer als oder gleich 50 nm und kleiner als oder gleich 400 nm kann als Oxidisolierfilm 25 verwendet werden.
  • Es wird bevorzugt, dass die Menge an Defekten in dem Oxidisolierfilm 25 klein ist und dass bei einer ESR-Messung die Spin-Dichte eines Signals, das bei g = 2,001 erscheint, typischerweise niedriger als 1,5 × 1018 Spins/cm3, stärker bevorzugt niedriger als oder gleich 1 × 1018 Spins/cm3 ist. Es sei angemerkt, dass der Oxidisolierfilm 25 derart bereitgestellt ist, dass er weiter von dem Oxidhalbleiterfilm 19a entfernt liegt als der Oxidisolierfilm 23. Somit kann der Oxidisolierfilm 25 eine höhere Defektdichte aufweisen als der Oxidisolierfilm 23.
  • Genauso wie der Nitridisolierfilm 15 kann der Nitridisolierfilm 27 ein Nitridisolierfilm sein, der Sauerstoff kaum durchlässt. Außerdem kann ein Nitridisolierfilm, der Sauerstoff, Wasserstoff und Wasser kaum durchlässt, verwendet werden.
  • Der Nitridisolierfilm 27 wird unter Verwendung eines Siliziumnitridfilms, eines Siliziumnitridoxidfilms, eines Aluminiumnitridfilms, eines Aluminiumnitridoxidfilms oder dergleichen mit einer Dicke von größer als oder gleich 50 nm und kleiner als oder gleich 300 nm, bevorzugt größer als oder gleich 100 nm und kleiner als oder gleich 200 nm ausgebildet.
  • In dem Fall, in dem der Oxidisolierfilm, der Sauerstoff mit einem höheren Anteil enthält als die stöchiometrische Zusammensetzung, in dem Oxidisolierfilm 23 oder dem Oxidisolierfilm 25 enthalten ist, kann ein Teil des in dem Oxidisolierfilm 23 oder dem Oxidisolierfilm 25 enthaltenen Sauerstoffs zu dem Oxidhalbleiterfilm 19a wandern, so dass die Menge an Sauerstofffehlstellen in dem Oxidhalbleiterfilm 19a verringert werden kann.
  • Die Schwellenspannung eines Transistors, bei dem ein Oxidhalbleiterfilm mit Sauerstofffehlstellen verwendet wird, verschiebt sich leicht negativ, und ein solcher Transistor neigt dazu, selbstleitend zu sein. Das liegt daran, dass Ladungen auf Grund der Sauerstofffehlstellen in dem Oxidhalbleiterfilm erzeugt werden und dadurch der Widerstand abnimmt. Der Transistor mit selbstleitenden Eigenschaften verursacht verschiedene Probleme: Beispielsweise ist es wahrscheinlich, dass während des Betriebs eine Fehlfunktion auftritt und dass der Stromverbrauch zunimmt, wenn der Transistor nicht in Betrieb ist. Darüber hinaus besteht ein Problem darin, dass sich der Betrag der Veränderung der elektrischen Eigenschaften, typischerweise der Schwellenspannung, des Transistors durch eine Veränderung im Laufe der Zeit oder auf Grund eines Stresstests erhöht.
  • Bei dem Transistor 102 dieser Ausführungsform enthält jedoch der Oxidisolierfilm 23 oder der Oxidisolierfilm 25, der über dem Oxidhalbleiterfilm 19a bereitgestellt ist, Sauerstoff mit einem höheren Anteil als die stöchiometrische Zusammensetzung. Des Weiteren sind der Oxidhalbleiterfilm 19a, der Oxidisolierfilm 23 und der Oxidisolierfilm 25 von dem Nitridisolierfilm 15 und dem Oxidisolierfilm 17 umgeben. Deswegen wandert der in dem Oxidisolierfilm 23 oder dem Oxidisolierfilm 25 enthaltene Sauerstoff in effizienter Weise zu dem Oxidhalbleiterfilm 19a, so dass die Menge an Sauerstofffehlstellen in dem Oxidhalbleiterfilm 19a verringert werden kann. Demzufolge wird ein Transistor mit selbstsperrenden Eigenschaften erhalten. Des Weiteren kann der Betrag der Veränderung der elektrischen Eigenschaften, typischerweise der Schwellenspannung, des Transistors im Lauf der Zeit oder auf Grund eines Stresstests verringert werden.
  • Die gemeinsame Elektrode 29 wird unter Verwendung eines lichtdurchlässigen Films, vorzugsweise eines lichtdurchlässigen leitfähigen Films, ausgebildet. Als lichtdurchlässiger leitfähiger Film werden ein Wolframoxid enthaltender Indiumoxidfilm, ein Wolframoxid enthaltender Indiumzinkoxidfilm, ein Titanoxid enthaltender Indiumoxidfilm, ein Titanoxid enthaltender Indiumzinnoxidfilm, ein ITO-Film, ein Indiumzinkoxidfilm, ein Indiumzinnoxidfilm, dem Siliziumoxid zugesetzt worden ist, und dergleichen angegeben.
  • Die gemeinsame Elektrode 29 kann unter Verwendung des Oxidhalbleiterfilms 155b, der Leitfähigkeit aufweist, der Ausführungsform 1 ausgebildet werden.
  • Die Erstreckungsrichtung des leitfähigen Films 21a, der als Signalleitung dient, und die Erstreckungsrichtung der gemeinsamen Elektrode 29 schneiden sich. Demzufolge entstehen Richtungsunterschiede zwischen dem elektrischen Feld zwischen dem leitfähigen Film 21a, der als Signalleitung dient, und der gemeinsamen Elektrode 29 und dem elektrischen Feld zwischen der Pixelelektrode, die unter Verwendung des Oxidhalbleiterfilms 19b, der Leitfähigkeit aufweist, ausgebildet wird, und der gemeinsamen Elektrode 29, und die Unterschiede bilden einen großen Winkel. Dementsprechend ist es unwahrscheinlich, dass sich in dem Fall, in dem negative Flüssigkristallmoleküle verwendet werden, der Ausrichtungszustand der Flüssigkristallmoleküle in der Umgebung des leitfähigen Films, der als Signalleitung dient, und der Ausrichtungszustand der Flüssigkristallmoleküle in der Umgebung der Pixelelektrode, der durch ein elektrisches Feld zwischen den Pixelelektroden in benachbarten Pixeln und der gemeinsamen Elektrode erzeugt wird, gegenseitig beeinflussen. Demzufolge wird eine Änderung der Lichtdurchlässigkeit der Pixel unterdrückt. Dementsprechend kann das Flackern eines Bildes verringert werden.
  • Es ist unwahrscheinlich, dass die Ausrichtung der Flüssigkristallmoleküle in der Umgebung des leitfähigen Films 21a, der als Signalleitung dient, in der Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit einer niedrigen Bildwiederholrate, den Ausrichtungszustand der Flüssigkristallmoleküle in der Umgebung der Pixelelektrode auf Grund des elektrischen Feldes zwischen den Pixelelektroden in benachbarten Pixeln und der gemeinsamen Elektrode 29 beeinflusst, selbst während der Haltezeit. Dementsprechend kann die Lichtdurchlässigkeit der Pixel während der Haltezeit aufrechterhalten werden und Flackern kann verringert werden.
  • Die gemeinsame Elektrode 29 umfasst die Streifenbereiche, die sich in eine Richtung erstrecken, die den leitfähigen Film 21a, der als Signalleitung dient, schneidet. Folglich kann eine ungewollte Ausrichtung von Flüssigkristallmolekülen in der Umgebung des Oxidhalbleiterfilms 19b, der Leitfähigkeit aufweist, und des leitfähigen Films 21a verhindert werden, und daher kann ein Lichtaustritt unterdrückt werden. Dementsprechend kann eine Anzeigevorrichtung mit ausgezeichnetem Kontrast hergestellt werden.
  • Es sei angemerkt, dass die Form der gemeinsamen Elektrode 29 nicht auf diejenige, die in 16 dargestellt wird, beschränkt ist und streifenförmig sein kann. Im Falle einer Streifenform kann die Erstreckungsrichtung parallel zu dem leitfähigen Film, der als Signalleitung dient, sein. Die gemeinsame Elektrode 29 kann eine Kammform aufweisen. Alternativ kann die gemeinsame Elektrode über der gesamten Fläche des ersten Substrats 11 ausgebildet werden. Als weitere Alternative kann ein lichtdurchlässiger leitfähiger Film, der sich von dem Oxidhalbleiterfilm 19b, der Leitfähigkeit aufweist, unterscheidet, über der gemeinsamen Elektrode 29 ausgebildet werden, wobei ein Isolierfilm dazwischen bereitgestellt ist.
  • Die Dicke des organischen Isolierfilms 31 ist vorzugsweise größer als oder gleich 500 nm und kleiner als oder gleich 10 μm. Die Dicke des organischen Isolierfilms 31 in 17 ist kleiner als eine Lücke zwischen dem anorganischen Isolierfilm 30, der über dem ersten Substrat 11 ausgebildet ist, und der Elementschicht, die auf dem zweiten Substrat 342 ausgebildet ist. Demzufolge ist die Flüssigkristallschicht 320 zwischen dem organischen Isolierfilm 31 und der Elementschicht, die auf dem zweiten Substrat 342 ausgebildet ist, bereitgestellt. Mit anderen Worten: Die Flüssigkristallschicht 320 ist zwischen dem Ausrichtungsfilm 33, der sich über dem organischen Isolierfilm 31 befindet, und einem Ausrichtungsfilm 352 bereitgestellt, der in der Elementschicht auf dem zweiten Substrat 342 enthalten ist.
  • Es sei angemerkt, dass, obwohl nicht dargestellt, der Ausrichtungsfilm 33, der sich über dem organischen Isolierfilm 31 befindet, und der Ausrichtungsfilm 352, der in der Elementschicht auf dem zweiten Substrat 342 enthalten ist, in Kontakt miteinander sein können. In diesem Fall dient der organische Isolierfilm 31 als Abstandhalter; demzufolge kann der Zellenabstand der Flüssigkristallanzeigevorrichtung durch den organischen Isolierfilm 31 aufrechterhalten werden.
  • Obwohl der Ausrichtungsfilm 33 in 17 über dem organischen Isolierfilm bereitgestellt ist, ist eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nicht darauf beschränkt. Je nach Umständen und Bedingungen kann der organische Isolierfilm 31 über dem Ausrichtungsfilm 33 bereitgestellt werden. In diesem Fall kann beispielsweise ein Reibeschritt (rubbing step) nach der Ausbildung des organischen Isolierfilms 31 über dem Ausrichtungsfilm 33 durchgeführt werden anstatt direkt nach der Ausbildung des Ausrichtungsfilms 33.
  • Wenn eine negative Spannung an den leitfähigen Film 13, der als Gate-Elektrode dient, angelegt wird, wird ein elektrisches Feld erzeugt. Das elektrische Feld wird nicht durch den Oxidhalbleiterfilm 19a blockiert und beeinflusst den anorganischen Isolierfilm 30; demzufolge wird die Oberfläche des anorganischen Isolierfilms 30 schwach positiv geladen. Wenn ferner eine negative Spannung an den leitfähigen Film 13, der als Gate-Elektrode dient, angelegt wird, werden positiv geladene Teilchen, die in der Luft enthalten sind, an der Oberfläche des anorganischen Isolierfilms 30 adsorbiert und schwache positive elektrische Ladungen werden an der Oberfläche des anorganischen Isolierfilms 30 erzeugt.
  • Die Oberfläche des anorganischen Isolierfilms 30 wird positiv geladen, so dass ein elektrisches Feld erzeugt wird, und das elektrische Feld beeinflusst die Grenzfläche zwischen dem Oxidhalbleiterfilm 19a und dem anorganischen Isolierfilm 30. Demzufolge befindet sich die Grenzfläche zwischen dem Oxidhalbleiterfilm 19a und dem anorganischen Isolierfilm 30 im Wesentlichen in einem Zustand, in dem eine positive Vorspannung angelegt wird, und demzufolge verschiebt sich die Schwellenspannung des Transistors in negativer Richtung.
  • Andererseits umfasst der Transistor 102, der bei dieser Ausführungsform dargestellt wird, den organischen Isolierfilm 31 über dem anorganischen Isolierfilm 30. Da die Dicke des organischen Isolierfilms 31 500 nm oder mehr beträgt, beeinflusst das elektrische Feld, das durch das Anlegen einer negativen Spannung an den leitfähigen Film 13, der als Gate-Elektrode dient, erzeugt wird, nicht die Oberfläche des organischen Isolierfilms 31, und die Oberfläche des organischen Isolierfilms 31 wird nicht so einfach positiv geladen. Selbst wenn positiv geladene Teilchen, die in der Luft enthalten sind, ferner an der Oberfläche des organischen Isolierfilms 31 adsorbiert werden, ist es unwahrscheinlich, dass das elektrische Feld der positiv geladenen Teilchen, die an der Oberfläche des organischen Isolierfilms 31 adsorbiert werden, die Grenzfläche zwischen dem Oxidhalbleiterfilm 19a und dem anorganischen Isolierfilm 30 beeinflusst, da der organische Isolierfilm 31 dick (größer als oder gleich 500 nm) ist. Demzufolge befindet sich die Grenzfläche zwischen dem Oxidhalbleiterfilm 19a und dem anorganischen Isolierfilm 30 im Wesentlichen nicht in einem Zustand, in dem eine positive Vorspannung angelegt wird, und somit ist der Betrag der Veränderung der Schwellenspannung des Transistors gering.
  • Obwohl Wasser oder dergleichen leicht in den organischen Isolierfilm 31 diffundiert, diffundiert kein Wasser von außen in eine Halbleitervorrichtung über den organischen Isolierfilm 31, da der organische Isolierfilm in jedem Transistor 102 isoliert ist. Außerdem ist ein Nitridisolierfilm in dem anorganischen Isolierfilm 30 enthalten, wodurch verhindert werden kann, dass Wasser, das von außen in den organischen Isolierfilm 31 diffundiert, in den Oxidhalbleiterfilm 19a diffundiert.
  • Der Ausrichtungsfilm 33 wird über der gemeinsamen Elektrode 29, dem Nitridisolierfilm 27 und dem organischen Isolierfilm 31 ausgebildet.
  • Als Nächstes wird ein Verfahren zum Herstellen des Transistors 102 und des Kondensators 105 in 17 anhand von 18A bis 18D, 19A bis 19C, 20A bis 20C sowie 21A und 21B beschrieben.
  • Ein leitfähiger Film 12, der zu dem leitfähigen Film 13 wird, wird, wie in 18A dargestellt, über dem ersten Substrat 11 ausgebildet. Der leitfähige Film 12 wird durch ein Sputterverfahren, ein chemisches Gasphasenabscheidungs-(chemical vapor deposition, CVD-)Verfahren, wie z. B. ein metallorganisches chemisches Gasphasenabscheidungs-(metal organic chemical vapor deposition, MOCVD-)Verfahren, ein chemisches Metall-Gasphasenabscheidungs-(metal chemical vapor deposition)Verfahren, ein Atomlagenabscheidungs-(atomic layer deposition, ALD-)Verfahren oder ein plasmaunterstütztes chemisches Gasphasenabscheidungs-(plasma-enhanced chemical vapor deposition, PECVD-)Verfahren, ein Verdampfungsverfahren, ein Pulslaserabscheidungs-(pulsed laser deposition, PLD-)Verfahren oder dergleichen ausgebildet. Wenn ein metallorganisches chemisches Gasphasenabscheidungs-(MOCVD-)Verfahren, ein chemisches Metall-Gasphasenabscheidungsverfahren oder ein Atomlagenabscheidungs-(ALD-)Verfahren angewandt wird, wird der leitfähige Film weniger durch das Plasma beschädigt. Ferner kann in dem Fall, in dem der Oxidhalbleiterfilm 155b, der Leitfähigkeit aufweist, der Ausführungsform 1 als leitfähiger Film 12 verwendet wird, das Herstellungsverfahren für den Oxidhalbleiterfilm 155b, der Leitfähigkeit aufweist, in angemessener Weise verwendet werden.
  • Hier wird ein Glassubstrat als erstes Substrat 11 verwendet. Ein 100 nm dicker Wolframfilm wird ferner als leitfähiger Film 12 durch ein Sputterverfahren ausgebildet.
  • Als Nächstes wird eine Maske durch einen Photolithografieprozess unter Verwendung einer ersten Photomaske über dem leitfähigen Film 12 ausgebildet. Anschließend wird, wie in 18B dargestellt, ein Teil des leitfähigen Films 12 unter Verwendung der Maske geätzt, um den leitfähigen Film 13, der als Gate-Elektrode dient, auszubilden. Danach wird die Maske entfernt.
  • Es sei angemerkt, dass der leitfähige Film 13, der als Gate-Elektrode dient, anstatt durch das vorstehende Ausbildungsverfahren durch ein elektrolytisches Plattierungsverfahren (electrolytic plating method), ein Druckverfahren, ein Tintenstrahlverfahren oder dergleichen ausgebildet werden kann.
  • Hier wird der Wolframfilm durch ein Trockenätzverfahren geätzt, um den leitfähigen Film 13, der als Gate-Elektrode dient, auszubilden.
  • Als Nächstes werden, wie in 18C dargestellt, der Nitridisolierfilm 15 und ein Oxidisolierfilm 16, der später zu dem Oxidisolierfilm 17 wird, über dem leitfähigen Film 13, der als Gate-Elektrode dient, ausgebildet. Anschließend wird ein Oxidhalbleiterfilm 18, der später zu dem Oxidhalbleiterfilm 19a und dem Oxidhalbleiterfilm 19b wird, der Leitfähigkeit aufweist, über dem Oxidisolierfilm 16 ausgebildet.
  • Der Nitridisolierfilm 15 und der Oxidisolierfilm 16 werden jeweils durch ein Sputterverfahren, ein chemisches Gasphasenabscheidungs-(CVD-)Verfahren, wie z. B. ein metallorganisches chemisches Gasphasenabscheidungs-(MOCVD-)Verfahren, ein chemisches Metall-Abscheidungsverfahren, ein Atomlagenabscheidungs-(ALD-)Verfahren oder ein plasmaunterstütztes chemisches Gasphasenabscheidungs-(PECVD-)Verfahren, ein Verdampfungsverfahren, ein Pulslaserabscheidungs-(PLD-)Verfahren, ein Beschichtungsverfahren, ein Druckverfahren oder dergleichen ausgebildet. Wenn ein metallorganisches chemisches Gasphasenabscheidungs-(MOCVD-)Verfahren, ein chemisches Metall-Abscheidungsverfahren oder ein Atomlagenabscheidungs-(ALD-)Verfahren angewandt wird, werden der Nitridisolierfilm 15 und der Oxidisolierfilm 16 weniger durch Plasma beschädigt. Wenn ein Atomlagenabscheidungs-(ALD-)Verfahren angewandt wird, kann die Abdeckung des Nitridisolierfilms 15 und des Oxidisolierfilms 16 erhöht werden.
  • Dabei wird ein 300 nm dicker Siliziumnitridfilm durch ein Plasma-CVD-Verfahren, bei dem Silan, Stickstoff und Ammoniak als Quellengas verwendet werden, als Nitridisolierfilm 15 ausgebildet.
  • In dem Fall, in dem ein Siliziumoxidfilm, ein Siliziumoxynitridfilm oder ein Siliziumnitridoxidfilm als Oxidisolierfilm 16 ausgebildet wird, werden vorzugsweise ein Silizium enthaltendes Abscheidungsgas und ein Oxidationsgas als Quellengas verwendet. Typische Beispiele für das Silizium enthaltende Abscheidungsgas umfassen Silan, Disilan, Trisilan und Silanfluorid. Als Oxidationsgas können beispielsweise Sauerstoff, Ozon, Distickstoffmonoxid und Stickstoffdioxid angegeben werden.
  • Darüber hinaus kann im Falle der Ausbildung eines Galliumoxidfilms als Oxidisolierfilm 16 ein metallorganisches chemisches Gasphasenabscheidungs-(MOCVD-)Verfahren angewandt werden.
  • Hier wird ein 50 nm dicker Siliziumoxynitridfilm durch ein Plasma-CVD-Verfahren, bei dem Silan und Distickstoffmonoxid als Quellengas verwendet werden, als Oxidisolierfilm 16 ausgebildet.
  • Der Oxidhalbleiterfilm 18 kann in angemessener Weise durch ein Verfahren ausgebildet werden, das demjenigen des Oxidhalbleiterfilms 155 ähnlich ist, der bei der Ausführungsform 1 beschrieben worden ist.
  • Hier wird ein 35 nm dicker In-Ga-Zn-Oxidfilm durch ein Sputterverfahren unter Verwendung eines In-Ga-Zn-Oxidtargets (In:Ga:Zn = 1:1:1) als Oxidhalbleiterfilm ausgebildet.
  • Anschließend wird, nachdem eine Maske durch einen Photolithografieprozess unter Verwendung einer zweiten Photomaske über dem Oxidhalbleiterfilm 18 ausgebildet worden ist, der Oxidhalbleiterfilm unter Verwendung der Maske teilweise geätzt. Auf diese Weise werden der Oxidhalbleiterfilm 19a und ein Oxidhalbleiterfilm 19c ausgebildet, die, wie in 18D dargestellt, voneinander isoliert sind. Danach wird die Maske entfernt.
  • Dabei werden die Oxidhalbleiterfilme 19a und 19c derart ausgebildet, dass eine Maske über dem Oxidhalbleiterfilm 18 ausgebildet wird und ein Teil des Oxidhalbleiterfilms 18 durch ein Nassätzverfahren geätzt wird.
  • Als Nächstes wird, wie in 19A dargestellt, ein leitfähiger Film 20, der später zu den leitfähigen Filmen 21a und 21b wird, ausgebildet. Der leitfähige Film 20 ist dabei eine Schichtanordnung aus einem leitfähigen Film 20_1 und einem leitfähigen Film 20_2. Als leitfähige Filme 20_1 wird ein Cu-X-Legierungsfilm verwendet. Als leitfähige Filme 20_2 wird ein leitfähiger Film, der ein Material mit geringem Widerstand enthält, verwendet.
  • Der leitfähige Film 20 kann in angemessener Weise durch ein Verfahren ausgebildet werden, das demjenigen des leitfähigen Films 159 ähnlich ist, der bei der Ausführungsform 1 beschrieben worden ist.
  • Hier werden ein 50 nm dicker Cu-Mn-Legierungsfilm und ein 300 nm dicker Kupferfilm durch ein Sputterverfahren nacheinander übereinander angeordnet.
  • Als Nächstes wird eine Maske durch einen Photolithografieprozess unter Verwendung einer dritten Photomaske über dem leitfähigen Film 20 ausgebildet. Anschließend wird der leitfähige Film 20 unter Verwendung der Maske geätzt, so dass die leitfähigen Filme 21a und 21b, die als Source-Elektrode und Drain-Elektrode dienen, ausgebildet werden, wie in 19B dargestellt. Danach wird die Maske entfernt. Der leitfähige Film 21a ist eine Schichtanordnung aus dem leitfähigen Film 21_a1, der ausgebildet wird, indem ein Teil des leitfähigen Films 20_1 geätzt wird, und dem leitfähigen Film 21_a2, der ausgebildet wird, indem ein Teil des leitfähigen Films 20_2 geätzt wird. Der leitfähige Film 21b ist eine Schichtanordnung aus dem leitfähigen Film 21_b1, der ausgebildet wird, indem ein Teil des leitfähigen Films 20_1 geätzt wird, und dem leitfähigen Film 21b_2, der ausgebildet wird, indem ein Teil des leitfähigen Films 20_2 geätzt wird.
  • Hier wird eine Maske durch einen Photolithografieprozess über dem Kupferfilm ausgebildet. Anschließend werden der Cu-Mn-Film und der Kupferfilm unter Verwendung der Maske geätzt, so dass die leitfähigen Filme 21a und 21b ausgebildet werden. Indem ein Nassätzverfahren angewandt wird, können der Cu-Mn-Film und der Kupferfilm in einem Schritt geätzt werden.
  • Als Nächstes werden, wie in 19C dargestellt, ein Oxidisolierfilm 22, der später zu dem Oxidisolierfilm 23 wird, und ein Oxidisolierfilm 24, der später zu dem Oxidisolierfilm 25 wird, über den Oxidhalbleiterfilmen 19a und 19c und den leitfähigen Filmen 21a und 21b ausgebildet. Der Oxidisolierfilm 22 und der Oxidisolierfilm 24 können jeweils in angemessener Weise durch ein Verfahren, das demjenigen des Nitridisolierfilms 15 und des Oxidisolierfilms 16 ähnlich ist, ausgebildet werden.
  • Es sei angemerkt, dass, nachdem der Oxidisolierfilm 22 ausgebildet worden ist, der Oxidisolierfilm 24 vorzugsweise sukzessive ausgebildet wird, ohne dabei der Luft ausgesetzt zu sein. Nachdem der Oxidisolierfilm 22 ausgebildet worden ist, wird der Oxidisolierfilm 24 sukzessive ausgebildet, ohne dabei der Luft ausgesetzt zu sein, indem wenigstens eines der folgenden Parameter angepasst wird: die Durchflussmenge eines Quellengases, der Druck, eine Hochfrequenzleistung und die Substrattemperatur. Dadurch kann die Verunreinigungskonzentration, die auf die atmosphärische Komponente zurückzuführen ist, an der Grenzfläche zwischen dem Oxidisolierfilm 22 und dem Oxidisolierfilm 24 verringert werden, und Sauerstoff in dem Oxidisolierfilm 24 kann zu dem Oxidhalbleiterfilm 19a wandern; demzufolge kann die Menge an Sauerstofffehlstellen in dem Oxidhalbleiterfilm 19a verringert werden.
  • Der Oxidisolierfilm 22 kann unter Verwendung eines Oxidisolierfilms ausgebildet werden, der Stickstoff enthält und eine geringe Anzahl von Defekten aufweist und durch ein CVD-Verfahren unter den folgenden Bedingungen ausgebildet wird: Das Verhältnis eines Oxidationsgases zu einem Abscheidungsgas ist höher als das 20-Fache und niedriger als das 100-Fache, bevorzugt höher als oder gleich dem 40-Fachen und niedriger als oder gleich dem 80-Fachen, und der Druck in einer Behandlungskammer ist niedriger als 100 Pa, bevorzugt niedriger als oder gleich 50 Pa.
  • Ein Silizium enthaltendes Abscheidungsgas und ein Oxidationsgas werden vorzugsweise als Quellengas des Oxidisolierfilms 22 verwendet. Typische Beispiele für das Silizium enthaltende Abscheidungsgas umfassen Silan, Disilan, Trisilan und Silanfluorid. Als Oxidationsgas können beispielsweise Sauerstoff, Ozon, Distickstoffmonoxid und Stickstoffdioxid angegeben werden.
  • Unter den vorstehenden Bedingungen kann ein Oxidisolierfilm, der Sauerstoff durchlässt, als Oxidisolierfilm 22 ausgebildet werden. Außerdem können, indem der Oxidisolierfilm 22 bereitgestellt wird, Schäden an dem Oxidhalbleiterfilm 19a während des Schritts zum Ausbilden des Oxidisolierfilms 24 verringert werden.
  • Hier wird als Oxidisolierfilm 22 ein 50 nm dicker Siliziumoxynitridfilm durch ein Plasma-CVD-Verfahren ausgebildet, bei dem Silan mit einer Durchflussmenge von 50 sccm und Distickstoffmonoxid mit einer Durchflussmenge von 2000 sccm als Quellengas verwendet werden, der Druck in der Behandlungskammer 20 Pa beträgt, die Substrattemperatur 220°C beträgt und eine Hochfrequenzleistung von 100 W unter Verwendung einer 27,12 MHz-Hochfrequenzleistungsquelle parallelen Plattenelektroden (parallel-plate electrodes) zugeführt wird. Unter den vorstehenden Bedingungen kann ein Siliziumoxynitridfilm, der Stickstoff enthält und eine geringe Anzahl von Defekten aufweist, ausgebildet werden.
  • Als Oxidisolierfilm 24 wird ein Siliziumoxidfilm oder ein Siliziumoxynitridfilm unter den folgenden Bedingungen ausgebildet: Das Substrat, das in einer auf Vakuum evakuierten Behandlungskammer einer Plasma-CVD-Einrichtung platziert ist, wird bei einer Temperatur von höher als oder gleich 180°C und niedriger als oder gleich 280°C, bevorzugt höher als oder gleich 200°C und niedriger als oder gleich 240°C gehalten; der Druck ist beim Einleiten eines Quellengases in die Behandlungskammer höher als oder gleich 100 Pa und niedriger als oder gleich 250 Pa, bevorzugt höher als oder gleich 100 Pa und niedriger als oder gleich 200 Pa; und eine Hochfrequenzleistung von höher als oder gleich 0,17 W/cm2 und niedriger als oder gleich 0,5 W/cm2, bevorzugt höher als oder gleich 0,25 W/cm2 und niedriger als oder gleich 0,35 W/cm2 wird einer Elektrode, die in der Behandlungskammer bereitgestellt ist, zugeführt.
  • Ein Silizium enthaltendes Abscheidungsgas und ein Oxidationsgas werden vorzugsweise als Quellengas des Oxidisolierfilms 24 verwendet. Typische Beispiele für das Silizium enthaltende Abscheidungsgas umfassen Silan, Disilan, Trisilan und Silanfluorid. Als Oxidationsgas können beispielsweise Sauerstoff, Ozon, Distickstoffmonoxid und Stickstoffdioxid angegeben werden.
  • Die Bedingungen zum Ausbilden des Oxidisolierfilms 24 sind wie folgt: Der Behandlungskammer, die den vorstehenden Druck aufweist, wird die Hochfrequenzleistung mit der vorstehenden Leistungsdichte zugeführt, wodurch die Abbaueffizienz des Quellengases im Plasma erhöht wird, sich Sauerstoffradikale vermehren und die Oxidation des Quellengases gefördert wird; demzufolge wird der Sauerstoffgehalt in dem Oxidisolierfilm 24 höher als derjenige in der stöchiometrischen Zusammensetzung. Andererseits ist in dem Film, der bei einer Substrattemperatur, die sich im vorstehenden Temperaturbereich befindet, ausgebildet wird, die Bindung zwischen Silizium und Sauerstoff schwach, und folglich wird ein Teil des Sauerstoffs in dem Film durch eine Wärmebehandlung in einem späteren Schritt freigesetzt. Deshalb ist es möglich, einen Oxidisolierfilm auszubilden, der einen höheren Anteil an Sauerstoff enthält als die stöchiometrische Zusammensetzung und aus dem ein Teil des Sauerstoffs durch Erwärmung freigesetzt wird. Des Weiteren ist der Oxidisolierfilm 22 über dem Oxidhalbleiterfilm 19a bereitgestellt. In dem Schritt zum Ausbilden des Oxidisolierfilms 24 dient der Oxidisolierfilm 22 daher als Schutzfilm des Oxidhalbleiterfilms 19a. Folglich kann der Oxidisolierfilm 24 unter Verwendung der Hochfrequenzleistung mit einer hohen Leistungsdichte ausgebildet werden, während Schäden an dem Oxidhalbleiterfilm 19a verringert werden.
  • Hier wird ein 400 nm dicker Siliziumoxynitridfilm durch ein Plasma-CVD-Verfahren, bei dem Silan mit einer Durchflussmenge von 200 sccm und Distickstoffmonoxid mit einer Durchflussmenge von 4000 sccm als Quellengase verwendet werden, der Druck in der Behandlungskammer 200 Pa beträgt, die Substrattemperatur 220°C beträgt und eine Hochfrequenzleistung von 1500 W unter Verwendung einer 27,12 MHz-Hochfrequenzleistungsquelle den parallelen Plattenelektroden zugeführt wird, als Oxidisolierfilm 24 ausgebildet. Es sei angemerkt, dass es sich bei der Plasma-CVD-Einrichtung um eine Parallelplatten-(parallel-plate)Plasma-CVD-Einrichtung handelt, bei der die Elektrodenfläche 6000 cm2 beträgt und bei der die Leistung pro Flächeneinheit (Leistungsdichte), in die die zugeführte Leistung umgerechnet wird, 0,25 Wcm2 beträgt.
  • Wenn die leitfähigen Filme 21a und 21b, die als Source-Elektrode und Drain-Elektrode dienen, ausgebildet werden, wird der Oxidhalbleiterfilm 19a ferner durch das Ätzen des leitfähigen Films beschädigt, so dass Sauerstofffehlstellen auf der Kanalrückseite des Oxidhalbleiterfilms 19a (der Seite des Oxidhalbleiterfilms 19a, die der dem leitfähigen Film 13, der als Gate-Elektrode dient, zugewandten Seite entgegengesetzt liegt) erzeugt werden. Unter Verwendung des Oxidisolierfilms, der Sauerstoff mit einem höheren Anteil als die stöchiometrische Zusammensetzung enthält, als Oxidisolierfilm 24 können jedoch die auf der Kanalrückseite erzeugten Sauerstofffehlstellen durch eine Wärmebehandlung repariert werden. Dadurch können Defekte in dem Oxidhalbleiterfilm 19a verringert werden, und somit kann die Zuverlässigkeit des Transistors 102 verbessert werden.
  • Anschließend wird eine Maske durch einen Photolithografieprozess unter Verwendung einer vierten Photomaske über dem Oxidisolierfilm 24 ausgebildet. Als Nächstes werden, wie in 20A dargestellt, ein Teil des Oxidisolierfilms 22 und ein Teil des Oxidisolierfilms 24 unter Verwendung der Maske geätzt, um den Oxidisolierfilm 23 und den Oxidisolierfilm 25, die die Öffnung 40 aufweisen, auszubilden. Danach wird die Maske entfernt.
  • In dem Prozess werden die Oxidisolierfilme 22 und 24 vorzugsweise durch ein Trockenätzverfahren geätzt. Daher wird der Oxidhalbleiterfilm 19c während der Ätzbehandlung einem Plasma ausgesetzt; folglich kann die Menge an Sauerstofffehlstellen in dem Oxidhalbleiterfilm 19c erhöht werden.
  • Als Nächstes wird eine Wärmebehandlung durchgeführt. Die Wärmebehandlung wird typischerweise bei einer Temperatur von höher als oder gleich 150°C und niedriger als oder gleich 400°C, bevorzugt höher als oder gleich 300°C und niedriger als oder gleich 400°C, stärker bevorzugt höher als oder gleich 320°C und niedriger als oder gleich 370°C durchgeführt.
  • Ein Elektroofen, eine RTA-Einrichtung oder dergleichen kann für die Wärmebehandlung verwendet werden. Unter Verwendung einer RTA-Einrichtung kann die Wärmebehandlung, wenn die Erwärmungszeit kurz ist, bei einer Temperatur von höher als oder gleich der unteren Entspannungsgrenze des Substrats durchgeführt werden. Demzufolge kann die Wärmebehandlungszeit verkürzt werden.
  • Die Wärmebehandlung kann in einer Atmosphäre aus Stickstoff, Sauerstoff, ultratrockener Luft (Luft, in der der Wassergehalt 20 ppm oder weniger, bevorzugt 1 ppm oder weniger, stärker bevorzugt 10 ppb oder weniger ist) oder einem Edelgas (Argon, Helium oder dergleichen) durchgeführt werden. Die Atmosphäre aus Stickstoff, Sauerstoff, ultratrockener Luft oder einem Edelgas enthält vorzugsweise keinen Wasserstoff, kein Wasser und dergleichen.
  • Durch die Wärmebehandlung kann ein Teil des Sauerstoffs, der in dem Oxidisolierfilm 25 enthalten ist, zu dem Oxidhalbleiterfilm 19a wandern, so dass die Menge an Sauerstofffehlstellen, die in dem Oxidhalbleiterfilm 19a enthalten sind, weiter verringert werden kann.
  • In dem Fall, in dem Wasser, Wasserstoff oder dergleichen in den Oxidisolierfilm 23 und den Oxidisolierfilm 25 eindringt und der Nitridisolierfilm 26 eine Sperreigenschaft gegenüber Wasser, Wasserstoff oder dergleichen aufweist, wandert Wasser, Wasserstoff oder dergleichen, das/der in dem Oxidisolierfilm 23 und dem Oxidisolierfilm 25 enthalten ist, zu dem Oxidhalbleiterfilm 19a, wenn der Nitridisolierfilm 26 später ausgebildet wird und eine Wärmebehandlung durchgeführt wird, so dass Defekte in dem Oxidhalbleiterfilm 19a erzeugt werden. Jedoch kann durch die Erwärmung Wasser, Wasserstoff oder dergleichen aus dem Oxidisolierfilm 23 und dem Oxidisolierfilm 25 freigesetzt werden; somit können Schwankungen der elektrischen Eigenschaften des Transistors 102 verringert werden, und eine Veränderung der Schwellenspannung kann unterdrückt werden.
  • Es sei angemerkt, dass dann, wenn der Oxidisolierfilm 24 unter Erwärmung über dem Oxidisolierfilm 22 ausgebildet wird, Sauerstoff zu dem Oxidhalbleiterfilm 19a wandern kann, um die Menge an Sauerstofffehlstellen in dem Oxidhalbleiterfilm 19a zu verringern. Deshalb muss die Wärmebehandlung nicht notwendigerweise durchgeführt werden.
  • Die Wärmebehandlung kann nach dem Ausbilden der Oxidisolierfilme 22 und 24 durchgeführt werden. Jedoch wird die Wärmebehandlung vorzugsweise nach dem Ausbilden der Oxidisolierfilme 23 und 25 durchgeführt, da ein Film mit höherer Leitfähigkeit derart ausgebildet werden kann, dass Sauerstoff nicht zu dem Oxidhalbleiterfilm 19c wandert und Sauerstoff aus dem Oxidhalbleiterfilm 19c freigesetzt wird, da der Oxidhalbleiterfilm 19c freiliegt und dann Sauerstofffehlstellen erzeugt werden.
  • Die Wärmebehandlung wird hier eine Stunde lang bei 350°C in einer Mischatmosphäre aus Stickstoff und Sauerstoff durchgeführt.
  • Anschließend wird, wie in 20B dargestellt, der Nitridisolierfilm 26 ausgebildet.
  • Der Nitridisolierfilm 26 kann in angemessener Weise durch ein Verfahren, das demjenigen des Nitridisolierfilms 15 und des Oxidisolierfilms 16 ähnlich ist, ausgebildet werden. Indem der Nitridisolierfilm 26 durch ein Sputterverfahren, ein CVD-Verfahren oder dergleichen ausgebildet wird, wird der Oxidhalbleiterfilm 19c einem Plasma ausgesetzt; folglich kann die Menge an Sauerstofffehlstellen in dem Oxidhalbleiterfilm 19c erhöht werden.
  • Der Oxidhalbleiterfilm 19c weist eine verbesserte Leitfähigkeit auf und wird zu dem Oxidhalbleiterfilm 19b, der Leitfähigkeit aufweist. Wenn ein Siliziumnitridfilm durch ein Plasma-CVD-Verfahren als Nitridisolierfilm 26 ausgebildet wird, diffundiert Wasserstoff, der in dem Siliziumnitridfilm enthalten ist, in den Oxidhalbleiterfilm 19c; folglich kann die Leitfähigkeit des Oxidhalbleiterfilms verbessert werden. Als Herstellungsverfahren für den Oxidhalbleiterfilm 19b, der Leitfähigkeit aufweist, kann das Herstellungsverfahren für den Oxidhalbleiterfilm 155b, der Leitfähigkeit aufweist, der Ausführungsform 1 verwendet werden.
  • In dem Fall, in dem ein Siliziumnitridfilm durch ein Plasma-CVD-Verfahren als Nitridisolierfilm 26 ausgebildet wird, wird das Substrat, das in der auf Vakuum evakuierten Behandlungskammer der Plasma-CVD-Einrichtung platziert ist, bevorzugt bei einer Temperatur von höher als oder gleich 300°C und niedriger als oder gleich 400°C, stärker bevorzugt höher als oder gleich 320°C und niedriger als oder gleich 370°C gehalten, so dass ein dichter Siliziumnitridfilm ausgebildet werden kann.
  • In dem Fall, in dem ein Siliziumnitridfilm ausgebildet wird, wird vorzugsweise ein Abscheidungsgas, das Silizium, Stickstoff und Ammoniak enthält, als Quellengas verwendet. Als Quellengas wird eine kleine Menge an Ammoniak im Vergleich zu der Menge an Stickstoff verwendet, wodurch Ammoniak im Plasma dissoziiert wird und aktivierte Spezies erzeugt werden. Die aktivierten Spezies spalten eine Bindung zwischen Silizium und Wasserstoff, die in einem Silizium enthaltenden Abscheidungsgas enthalten sind, und eine Dreifachbindung zwischen Stickstoffmolekülen. Das hat zur Folge, dass ein dichter Siliziumnitridfilm mit wenigen Defekten ausgebildet werden kann, in dem Bindungen zwischen Silizium und Stickstoff gefördert werden und die Anzahl der Bindungen zwischen Silizium und Wasserstoff gering ist. Andererseits werden dann, wenn in dem Quellengas die Menge an Ammoniak größer ist als die Menge an Stickstoff, die Spaltung eines Abscheidungsgases, das Silizium enthält, und die Spaltung von Stickstoff nicht gefördert, so dass ein undichter bzw. grober Siliziumnitridfilm ausgebildet wird, in dem Bindungen zwischen Silizium und Wasserstoff bestehen bleiben und sich Defekte vermehren. Deshalb wird in einem Quellengas das Verhältnis der Durchflussmenge von Stickstoff zu Ammoniak vorzugsweise auf größer als oder gleich 5 und kleiner als oder gleich 50, bevorzugt größer als oder gleich 10 und kleiner als oder gleich 50 eingestellt.
  • Hier wird ein 50 nm dicker Siliziumnitridfilm durch ein Plasma-CVD-Verfahren in der Behandlungskammer einer Plasma-CVD-Einrichtung als Nitridisolierfilm 26 ausgebildet, wobei Silan mit einer Durchflussmenge von 50 sccm, Stickstoff mit einer Durchflussmenge von 5000 sccm und Ammoniak mit einer Durchflussmenge von 100 sccm als Quellengas verwendet werden, der Druck in der Behandlungskammer 100 Pa beträgt, die Substrattemperatur 350°C ist und eine Hochfrequenzleistung von 1000 W unter Verwendung einer 27,12 MHz-Hochfrequenzleistungsquelle parallelen Plattenelektroden zugeführt wird. Es sei angemerkt, dass es sich bei der Plasma-CVD-Einrichtung um eine Parallelplatten-Plasma-CVD-Einrichtung handelt, bei der die Elektrodenfläche 6000 cm2 beträgt und bei der die Leistung pro Flächeneinheit (Leistungsdichte), in die die zugeführte Leistung umgerechnet wird, 1,7 × 10–1 Wcm2 beträgt.
  • Als Nächstes kann eine Wärmebehandlung durchgeführt werden. Die Wärmebehandlung wird typischerweise bei einer Temperatur von höher als oder gleich 150°C und niedriger als oder gleich 400°C, bevorzugt höher als oder, gleich 300°C und niedriger als oder gleich 400°C, stärker bevorzugt höher als oder gleich 320°C und niedriger als oder gleich 370°C durchgeführt. Infolgedessen kann die negative Verschiebung der Schwellenspannung verringert werden. Überdies kann der Betrag der Veränderung der Schwellenspannung verringert werden.
  • Als Nächstes wird, obwohl nicht dargestellt, eine Maske durch einen Photolithografieprozess unter Verwendung einer fünften Photomaske ausgebildet. Anschließend wird jeweils ein Teil des Nitridisolierfilms 15, des Oxidisolierfilms 16, des Oxidisolierfilms 23, des Oxidisolierfilms 25 und des Nitridisolierfilms 26 unter Verwendung der Maske geätzt, um den Nitridisolierfilm 27 und eine Öffnung zu bilden, in der ein Teil eines Verbindungsanschlusses, der zur gleichen Zeit wie der leitfähige Film 13 ausgebildet wird, freiliegt. Alternativ wird jeweils ein Teil des Oxidisolierfilms 23, des Oxidisolierfilms 25 und des Nitridisolierfilms 26 geätzt, um den Nitridisolierfilm 27 und eine Öffnung zu bilden, in der ein Teil eines Verbindungsanschlusses, der zur gleichen Zeit wie die leitfähigen Filme 21a und 21b ausgebildet wird, freiliegt.
  • Als Nächstes wird, wie in 20C dargestellt, ein leitfähiger Film 28, der später zu der gemeinsamen Elektrode 29 wird, über dem Nitridisolierfilm 27 ausgebildet.
  • Der leitfähige Film 28 wird durch ein Sputterverfahren, ein CVD-Verfahren, ein Verdampfungsverfahren oder dergleichen ausgebildet.
  • Ferner kann in dem Fall, in dem der Oxidhalbleiterfilm 155b, der Leitfähigkeit aufweist, der Ausführungsform 1 als leitfähiger Film 28 verwendet wird, das Herstellungsverfahren für den Oxidhalbleiterfilm 155b, der Leitfähigkeit aufweist, in angemessener Weise verwendet werden.
  • Anschließend wird eine Maske durch einen Photolithografieprozess unter Verwendung einer sechsten Photomaske über dem leitfähigen Film 28 ausgebildet. Als Nächstes wird, wie in 21A dargestellt, ein Teil des leitfähigen Films 28 unter Verwendung der Maske geätzt, um die gemeinsame Elektrode 29 auszubilden. Obwohl nicht dargestellt, ist die gemeinsame Elektrode 29 mit dem Verbindungsanschluss, der zur gleichen Zeit wie der leitfähige Film 13 ausgebildet wird, oder mit dem Verbindungsanschluss, der zur gleichen Zeit wie die leitfähigen Filme 21a und 21b ausgebildet wird, verbunden. Danach wird die Maske entfernt.
  • Als Nächstes wird, wie in 21B dargestellt, der organische Isolierfilm 31 über dem Nitridisolierfilm 27 ausgebildet. Ein organischer Isolierfilm kann je nach Bedarf durch ein Beschichtungsverfahren, ein Druckverfahren oder dergleichen ausgebildet werden.
  • In dem Fall, in dem der organische Isolierfilm durch ein Beschichtungsverfahren ausgebildet wird, wird eine lichtempfindliche Zusammensetzung, mit der die oberen Oberflächen des Nitridisolierfilms 27 und der gemeinsamen Elektrode 29 beschichtet sind, Licht ausgesetzt und durch einen Photolithografieprozess unter Verwendung einer siebten Photomaske entwickelt und anschließend einer Wärmebehandlung unterzogen. Es sei angemerkt, dass in dem Fall, in dem die oberen Oberflächen des Nitridisolierfilms 27 und der gemeinsamen Elektrode 29 mit einer nicht-lichtempfindlichen Zusammensetzung beschichtet sind, ein Fotolack, mit dem die obere Oberfläche der nicht-lichtempfindlichen Zusammensetzung beschichtet ist, durch einen Photolithografieprozess unter Verwendung einer siebten Maske verarbeitet wird, um eine Maske zu bilden, und die nicht-lichtempfindliche Zusammensetzung anschließend unter Verwendung der Maske geätzt wird, wodurch der organische Isolierfilm 31 ausgebildet werden kann.
  • Durch den vorstehenden Prozess wird der Transistor 102 hergestellt und kann der Kondensator 105 hergestellt werden.
  • Bei dieser Ausführungsform wird der leitfähige Film 21b, der den Cu-X-Legierungsfilm umfasst, über dem Oxidhalbleiterfilm 19b, der Leitfähigkeit aufweist, ausgebildet, wodurch die Adhäsion zwischen dem Oxidhalbleiterfilm 19b, der Leitfähigkeit aufweist, und dem leitfähigen Film 21b erhöht werden kann und der Kontaktwiderstand zwischen ihnen verringert werden kann.
  • Das Elementsubstrat der Anzeigevorrichtung, das bei dieser Ausführungsform beschrieben wird, umfasst einen organischen Isolierfilm, der sich mit einem Transistor überlappt, wobei ein anorganischer Isolierfilm dazwischen bereitgestellt ist. Demzufolge kann eine Anzeigevorrichtung hergestellt werden, bei der die Zuverlässigkeit des Transistors verbessert werden kann und deren Anzeigequalität aufrechterhalten wird.
  • Das Elementsubstrat der Anzeigevorrichtung dieser Ausführungsform ist mit einer gemeinsamen Elektrode bereitgestellt, deren obere Oberfläche eine Zickzack-Form aufweist und die Streifenbereiche umfasst, die sich in eine Richtung erstrecken, die den leitfähigen Film, der als Signalleitung dient, schneidet. Demzufolge kann die Anzeigevorrichtung einen ausgezeichneten Kontrast aufweisen. Außerdem kann bei einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung, die eine geringe Bildwiederholrate aufweist, Flackern verringert werden.
  • In dem Elementsubstrat der Anzeigevorrichtung dieser Ausführungsform wird der Oxidhalbleiterfilm, der Leitfähigkeit aufweist und als Pixelelektrode dient, zur gleichen Zeit wie der Oxidhalbleiterfilm des Transistors ausgebildet, in dem der Kanalbereich gebildet wird; demzufolge können der Transistor 102 und der Kondensator 105 unter Verwendung von sechs Photomasken ausgebildet werden. Der Oxidhalbleiterfilm, der Leitfähigkeit aufweist, dient als die eine Elektrode der Elektroden des Kondensators. Die gemeinsame Elektrode dient auch als die andere Elektrode der Elektroden des Kondensators. Um den Kondensator auszubilden, wird demzufolge ein Schritt zum Ausbilden eines weiteren leitfähigen Films unnötig, und die Anzahl der Herstellungsschritte für die Anzeigevorrichtung kann verringert werden. Der Kondensator weist eine Lichtdurchlässigkeitseigenschaft auf. Daher kann die Fläche, die von dem Kondensator eingenommen wird, vergrößert werden und das Öffnungsverhältnis in einem Pixel kann erhöht werden. Außerdem kann der Stromverbrauch der Anzeigevorrichtung verringert werden.
  • Als Nächstes wird die Elementschicht, die auf dem zweiten Substrat 342 ausgebildet ist, beschrieben. Ein Film, der eine Farbeigenschaft aufweist (im Folgenden als Farbfilm 346 bezeichnet), wird auf dem zweiten Substrat 342 ausgebildet. Der Farbfilm 346 dient als Farbfilter. Des Weiteren wird ein lichtundurchlässiger Film 344 neben dem Farbfilm 346 auf dem zweiten Substrat 342 ausgebildet. Der lichtundurchlässige Film 344 dient als Schwarzmatrix. Der Farbfilm 346 ist zum Beispiel in dem Fall, in dem die Flüssigkristallanzeigevorrichtung eine monochrome Anzeigevorrichtung ist, nicht notwendigerweise bereitgestellt.
  • Der Farbfilm 346 ist ein Farbfilm, der Licht in einem bestimmten Wellenlängenbereich durchlässt. Beispielsweise kann ein roter (R) Film, der Licht in einem roten Wellenlängenbereich durchlässt, ein grüner (G) Film, der Licht in einem grünen Wellenlängenbereich durchlässt, ein blauer (B) Film, der Licht in einem blauen Wellenlängenbereich durchlässt, oder dergleichen verwendet werden.
  • Der lichtundurchlässige Film 344 weist vorzugsweise eine Funktion zum Blockieren von Licht in einem bestimmten Wellenlängenbereich auf und kann beispielsweise ein Metallfilm oder ein organischer Isolierfilm sein, der ein schwarzes Pigment oder dergleichen enthält.
  • Ein Isolierfilm 348 wird auf dem Farbfilm 346 ausgebildet. Der Isolierfilm 348 dient als Planarisierungsschicht oder unterdrückt eine Diffusion von Verunreinigungen in dem Farbfilm 346 zur Seite des Flüssigkristallelements.
  • Ein leitfähiger Film 350 wird auf dem Isolierfilm 348 ausgebildet. Der leitfähige Film 350 wird unter Verwendung eines lichtdurchlässigen leitfähigen Films ausgebildet. Das Potential des leitfähigen Films 350 entspricht vorzugsweise demjenigen der gemeinsamen Elektrode 29. Mit anderen Worten: Ein gemeinsames Potential wird vorzugsweise an den leitfähigen Film 350 angelegt.
  • Wenn eine Spannung zum Antreiben der Flüssigkristallmoleküle an den leitfähigen Film 21b angelegt wird, wird ein elektrisches Feld zwischen dem leitfähigen Film 21b und der gemeinsamen Elektrode 29 erzeugt. Flüssigkristallmoleküle zwischen dem leitfähigen Film 21b und der gemeinsamen Elektrode 29 richten sich auf Grund des Effekts des elektrischen Feldes aus, und demnach entsteht ein Flackern.
  • Jedoch ist es möglich, eine durch ein elektrisches Feld zwischen dem leitfähigen Film 21b und der gemeinsamen Elektrode 29 bedingte Ausrichtungsänderung der Flüssigkristallmoleküle in eine Richtung, die senkrecht zu dem Substrat ist, derart zu unterdrücken, dass der leitfähige Film 350 bereitgestellt wird, um der gemeinsamen Elektrode 29 über die Flüssigkristallschicht 320 zugewandt zu sein, so dass die gemeinsame Elektrode 29 und der leitfähige Film 350 das gleiche Potential aufweisen. Dementsprechend wird der Ausrichtungszustand der Flüssigkristallmoleküle in dem Bereich stabilisiert. Demzufolge kann Flackern verringert werden.
  • Es sei angemerkt, dass der Ausrichtungsfilm 352 auf dem leitfähigen Film 350 ausgebildet wird.
  • Außerdem wird die Flüssigkristallschicht 320 zwischen den Ausrichtungsfilmen 33 und 352 ausgebildet. Die Flüssigkristallschicht 320 wird mit einem Dichtungsmittel (nicht dargestellt) zwischen dem ersten Substrat 11 und dem zweiten Substrat 342 abgedichtet. Das Dichtungsmittel ist vorzugsweise in Kontakt mit einem anorganischen Material, um ein Eindringen von Feuchtigkeit und dergleichen von außen zu verhindern.
  • Ein Abstandhalter kann zwischen den Ausrichtungsfilmen 33 und 352 bereitgestellt sein, um die Dicke der Flüssigkristallschicht 320 (auch als Zellenabstand bezeichnet) aufrechtzuerhalten.
  • Es sei angemerkt, dass die Strukturen, Verfahren und dergleichen, die bei dieser Ausführungsform beschrieben worden sind, in angemessener Weise in Kombination mit beliebigen der Strukturen, Verfahren und dergleichen, die bei den anderen Ausführungsformen beschrieben werden, verwendet werden können.
  • <Modifikationsbeispiel 1>
  • 22 stellt ein Modifikationsbeispiel für die Anzeigevorrichtung in 17 dar.
  • Bei einer Anzeigevorrichtung in 22 ist ein organischer Harzfilm nicht über dem anorganischen Isolierfilm 30 ausgebildet, und der Ausrichtungsfilm 33 ist in Kontakt mit dem gesamten anorganischen Isolierfilm 30. Daher kann die Anzahl von Photomasken zur Ausbildung des Elementabschnitts über dem ersten Substrat 11 verringert werden, und es kann eine Vereinfachung des Herstellungsprozesses des ersten Substrats 11, das mit dem Elementabschnitt bereitgestellt ist, erreicht werden.
  • <Modifikationsbeispiel 2>
  • 23 stellt ein Modifikationsbeispiel für die Anzeigevorrichtung in 17 dar.
  • Bei einer Anzeigevorrichtung in 23 ist ein kontinuierlicher organischer Harzfilm 31a, der nicht geteilt ist, über dem Nitridisolierfilm 27 ausgebildet. Des Weiteren ist die gemeinsame Elektrode 29 über dem organischen Harzfilm 31a ausgebildet. Der organische Harzfilm 31a dient als Planarisierungsfilm; demzufolge können Unregelmäßigkeiten bei der Ausrichtung der Flüssigkristallmoleküle, die in der Flüssigkristallschicht enthalten sind, verringert werden.
  • <Modifikationsbeispiel 3>
  • 24 stellt ein Modifikationsbeispiel für die Anzeigevorrichtung in 17 dar.
  • Der Oxidhalbleiterfilm 19b, der Leitfähigkeit aufweist und als Pixelelektrode in 24 dient, weist einen Schlitz auf. Es sei angemerkt, dass der Oxidhalbleiterfilm 19b, der Leitfähigkeit aufweist, eine Kammform aufweisen kann.
  • <Modifikationsbeispiel 4>
  • 25 stellt ein Modifikationsbeispiel für die Anzeigevorrichtung in 17 dar.
  • Die gemeinsame Elektrode 29 in 25 überlappt sich mit dem leitfähigen Film 21b, wobei der Nitridisolierfilm 27 dazwischen bereitgestellt ist. Die gemeinsame Elektrode 29, der Nitridisolierfilm 27 und der leitfähige Film 21b bilden einen Kondensator 105b. Indem der Kondensator 105b bereitgestellt wird, kann der Kapazitätswert in dem Pixel erhöht werden.
  • <Modifikationsbeispiel 5>
  • 26A und 26B stellen Modifikationsbeispiele für den Transistor 102 in 17 dar.
  • Ein Transistor 102d, der in 26A dargestellt wird, umfasst einen Oxidhalbleiterfilm 19g und ein Paar von leitfähigen Filmen 21c und 21d, die mit einer Mehrton-Photomaske ausgebildet werden. Es sei angemerkt, dass der leitfähige Film 21c eine mehrschichtige Struktur aus einem leitfähigen Film 21c_1 und einem leitfähigen Film 21c_2 aufweist. Der leitfähige Film 21d weist eine mehrschichtige Struktur aus einem leitfähigen Film 21d_1 und einem leitfähigen Film 21d_2 auf. Für die leitfähigen Filme 21c_1 und 21d_1 wird ein Cu-X-Legierungsfilm verwendet. Für die leitfähigen Filme 21c_2 und 21d_2 wird ein leitfähiger Film, der ein Material mit geringem Widerstand enthält, verwendet.
  • Unter Verwendung einer Mehrton-Photomaske kann eine Fotolackmaske ausgebildet werden, die eine Vielzahl von Dicken aufweist. Nachdem der Oxidhalbleiterfilm 19g mit der Fotolackmaske ausgebildet worden ist, wird die Fotolackmaske einem Sauerstoffplasma oder dergleichen ausgesetzt und teilweise entfernt; dementsprechend wird eine Fotolackmaske zum Ausbilden eines Paars von leitfähigen Filmen ausgebildet. Demzufolge kann die Anzahl der Schritte des Photolithografieprozesses während des Ausbildungsprozesses des Oxidhalbleiterfilms 19g und des Paars von leitfähigen Filmen 21c und 21d verringert werden.
  • Es sei angemerkt, dass der durch eine Mehrton-Photomaske ausgebildete Oxidhalbleiterfilm 19g außerhalb des Paars von leitfähigen Filmen 21c und 21d teilweise freiliegt, wenn dieser von oben betrachtet wird.
  • Ein Transistor 102e, der in 26B dargestellt wird, ist ein kanalschützender Transistor.
  • Der Transistor 102e, der in 26B dargestellt wird, umfasst den leitfähigen Film 13, der als Gate-Elektrode dient und über dem ersten Substrat 11 bereitgestellt ist, den Gate-Isolierfilm 14, der über dem ersten Substrat 11 und dem leitfähigen Film 13, der als Gate-Elektrode dient, ausgebildet ist, den Oxidhalbleiterfilm 19a, der sich mit dem leitfähigen Film 13, der als Gate-Elektrode dient, überlappt, wobei der Gate-Isolierfilm 14 dazwischen bereitgestellt ist, einen anorganischen Isolierfilm 30a, der einen Kanalbereich und Seitenflächen des Oxidhalbleiterfilms 19a bedeckt, und leitfähige Filme 21e und 21f, die als Source-Elektrode und Drain-Elektrode dienen und in einer Öffnung des anorganischen Isolierfilms 30a in Kontakt mit dem Oxidhalbleiterfilm 19a sind. Es sei angemerkt, dass der leitfähige Film 21e eine mehrschichtige Struktur aus einem leitfähigen Film 21e_1 und einem leitfähigen Film 21e_2 aufweist. Der leitfähige Film 21f weist eine mehrschichtige Struktur aus einem leitfähigen Film 21f_1 und einem leitfähigen Film 21f_2 auf. Für die leitfähigen Filme 21e_1 und 21f_1 wird ein Cu-X-Legierungsfilm verwendet. Für die leitfähigen Filme 21e_2 und 21f_2 wird ein leitfähiger Film, der ein Material mit geringem Widerstand enthält, verwendet.
  • Bei dem kanalschützenden Transistor wird der Oxidhalbleiterfilm 19a nicht durch das Ätzen beim Ausbilden der leitfähigen Filme 21e und 21f beschädigt, da der Oxidhalbleiterfilm 19a mit dem anorganischen Isolierfilm 30a bedeckt ist. Demzufolge können Defekte in dem Oxidhalbleiterfilm 19a verringert werden.
  • Die Strukturen, Verfahren und dergleichen, die bei dieser Ausführungsform beschrieben worden sind, können in angemessener Weise in Kombination mit beliebigen der Strukturen, Verfahren und dergleichen, die bei den anderen Ausführungsformen beschrieben werden, verwendet werden.
  • (Ausführungsform 5)
  • Bei dieser Ausführungsform wird eine in einem vertikalen Ausrichtungs-(VA-)Modus betriebene Flüssigkristallanzeigevorrichtung als Beispiel für eine Anzeigevorrichtung beschrieben. In 27 wird als Erstes eine Draufsicht auf eine Vielzahl von Pixeln 103, die in der Flüssigkristallanzeigevorrichtung enthalten sind, gezeigt.
  • In 27 erstreckt sich ein leitfähiger Film 13, der als Abtastleitung dient, in eine Richtung, die im Wesentlichen senkrecht zu einem leitfähigen Film, der als Signalleitung dient, ist (in die horizontale Richtung der Zeichnung). Der leitfähige Film 21a, der als Signalleitung dient, erstreckt sich in eine Richtung, die im Wesentlichen senkrecht zu dem leitfähigen Film, der als Abtastleitung dient, ist (in die vertikale Richtung der Zeichnung). Ein leitfähiger Film 21g, der als Kondensatorleitung dient, erstreckt sich in eine Richtung, die parallel zu der Signalleitung ist. Es sei angemerkt, dass der leitfähige Film 13, der als Abtastleitung dient, elektrisch mit der Abtastleitungstreiberschaltung 104 verbunden ist (siehe 15A) und dass der leitfähige Film 21a, der als Signalleitung dient, und der leitfähige Film 21g, der als Kondensatorleitung dient, elektrisch mit der Signalleitungstreiberschaltung 106 verbunden sind (siehe 15A).
  • Der Transistor 102 ist in einem Bereich bereitgestellt, in dem sich der leitfähige Film, der als Abtastleitung dient, und der leitfähige Film, der als Signalleitung dient, schneiden. Der Transistor 102 umfasst den leitfähigen Film 13, der als Gate-Elektrode dient, einen Gate-Isolierfilm (in 27 nicht dargestellt), den Oxidhalbleiterfilm 19a, in dem ein Kanalbereich gebildet wird, über dem Gate-Isolierfilm, und die leitfähigen Filme 21a und 21b, die als Elektrodenpaar dienen. Der leitfähige Film 13 dient auch als Abtastleitung, und ein Bereich des leitfähigen Films 13, der sich mit dem Oxidhalbleiterfilm 19a überlappt, dient als Gate-Elektrode des Transistors 102. Zudem dient der leitfähige Film 21a auch als Signalleitung, und ein Bereich des leitfähigen Films 21a, der sich mit dem Oxidhalbleiterfilm 19a überlappt, dient als Source-Elektrode oder Drain-Elektrode des Transistors 102. Des Weiteren ist in der Draufsicht in 27 ein Endabschnitt des leitfähigen Films, der als Abtastleitung dient, an einer Außenseite eines Endabschnitts des Oxidhalbleiterfilms 19a positioniert. Demnach dient der leitfähige Film, der als Abtastleitung dient, als lichtundurchlässiger Film zum Blockieren von Licht von einer Lichtquelle, wie z. B. einer Hintergrundbeleuchtung. Aus diesem Grund wird der Oxidhalbleiterfilm 19a, der in dem Transistor enthalten ist, nicht mit Licht bestrahlt, so dass Schwankungen der elektrischen Eigenschaften des Transistors unterdrückt werden können.
  • Außerdem umfasst der Transistor 102 den organischen Isolierfilm 31, der sich in ähnlicher Weise wie bei der Ausführungsform 4 mit dem Oxidhalbleiterfilm 19a überlappt. Der organische Isolierfilm 31 überlappt sich mit dem Oxidhalbleiterfilm 19a (insbesondere mit einem Bereich des Oxidhalbleiterfilms 19a, der sich zwischen den leitfähigen Filmen 21a und 21b befindet), wobei ein anorganischer Isolierfilm (in 27 nicht dargestellt) dazwischen bereitgestellt ist.
  • Der leitfähige Film 21b ist elektrisch mit einem lichtdurchlässigen leitfähigen Film 29c, der als Pixelelektrode dient, in einer Öffnung 41 verbunden.
  • Der Kondensator 105 ist mit dem leitfähigen Film 21g, der als Kondensatorleitung dient, verbunden. Der Kondensator 105 umfasst einen Oxidhalbleiterfilm 19d, der Leitfähigkeit aufweist und über dem Gate-Isolierfilm ausgebildet ist, einen dielektrischen Film, der über dem Transistor 102 ausgebildet ist, und den lichtdurchlässigen leitfähigen Film 29c, der als Pixelelektrode dient. Der Oxidhalbleiterfilm 19d, der Leitfähigkeit aufweist und über dem Gate-Isolierfilm ausgebildet ist, weist eine Lichtdurchlässigkeitseigenschaft auf. Das heißt, dass der Kondensator 105 eine Lichtdurchlässigkeitseigenschaft aufweist.
  • Dank der Lichtdurchlässigkeitseigenschaft des Kondensators 105 kann der Kondensator 105 großflächig (mit einer großen Fläche) in dem Pixel 103 ausgebildet werden. Somit kann eine Anzeigevorrichtung mit einem Kondensator mit hoher Kapazität sowie mit einem Öffnungsverhältnis, das typischerweise auf 55% oder mehr, bevorzugt auf 60% oder mehr erhöht ist, bereitgestellt werden. Beispielsweise ist bei einer hochauflösenden Anzeigevorrichtung, wie z. B. einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung, die Fläche eines Pixels klein und dementsprechend ist auch die Fläche eines Kondensators klein. Aus diesem Grund ist bei der hochauflösenden Anzeigevorrichtung die Menge an Ladungen, die in dem Kondensator akkumuliert werden, klein. Jedoch kann, da der Kondensator 105 dieser Ausführungsform eine Lichtdurchlässigkeitseigenschaft aufweist, in dem Pixel ein ausreichender Kapazitätswert erzielt werden und das Öffnungsverhältnis verbessert werden, wenn der Kondensator 105 in einem Pixel bereitgestellt ist. Typischerweise kann der Kondensator 105 vorteilhaft für eine hochauflösende Anzeigevorrichtung mit einer Pixeldichte von 200 ppi (pixel per inch, Pixel pro Zoll) oder mehr, 300 ppi oder mehr oder darüber hinaus 500 ppi oder mehr verwendet werden.
  • Des Weiteren kann das Öffnungsverhältnis entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, selbst bei einer hochauflösenden Anzeigevorrichtung verbessert werden, was es ermöglicht, Licht von einer Lichtquelle, wie z. B. einer Hintergrundbeleuchtung, in effizienter Weise zu nutzen, so dass der Stromverbrauch der Anzeigevorrichtung verringert werden kann.
  • Als Nächstes ist 28 eine Querschnittsansicht, die entlang der Strichpunktlinien A-B und C-D in 27 entnommen wurde. Der Transistor 102, der in 27 dargestellt wird, ist ein kanalgeätzter Transistor. Es sei angemerkt, dass der Transistor 102 in der Kanallängsrichtung, ein Verbindungsabschnitt zwischen dem Transistor 102 und dem lichtdurchlässigen leitfähigen Film 29c, der als Pixelelektrode dient, und der Kondensator 105 in der Querschnittsansicht, die entlang der Strichpunktlinie A-B entnommen wurde, dargestellt werden und dass der Transistor 102 in der Kanalbreitenrichtung in der Querschnittsansicht, die entlang der Strichpunktlinie C-D entnommen wurde, dargestellt wird.
  • Da die Flüssigkristallanzeigevorrichtung, die bei dieser Ausführungsform beschrieben wird, in einem VA-Modus betrieben wird, umfasst das Flüssigkristallelement 322 den lichtdurchlässigen leitfähigen Film 29c, der als Pixelelektrode dient, die in der Elementschicht des ersten Substrats 11 enthalten ist, den leitfähigen Film 350, der in der Elementschicht des zweiten Substrats 342 enthalten ist, und die Flüssigkristallschicht 320.
  • Außerdem weist der Transistor 102 in 28 eine Struktur auf, die derjenigen des Transistors 102 der Ausführungsform 4 ähnlich ist. Der lichtdurchlässige leitfähige Film 29c, der als Pixelelektrode dient, die mit einem der leitfähigen Filme 21a und 21b, die als Source-Elektrode und Drain-Elektrode dienen, verbunden ist (hier mit dem leitfähigen Film 21b verbunden ist), wird über dem Nitridisolierfilm 27 ausgebildet. Der leitfähige Film 21b ist mit dem lichtdurchlässigen leitfähigen Film 29c, der als Pixelelektrode dient, in der Öffnung 41 des Nitridisolierfilms 27 verbunden.
  • Der lichtdurchlässige leitfähige Film 29c, der als Pixelelektrode dient, kann in angemessener Weise unter Verwendung eines Materials und eines Herstellungsverfahrens, die denjenigen der gemeinsamen Elektrode 29 der Ausführungsform 4 ähnlich sind, ausgebildet werden.
  • Der Kondensator 105 in 28 umfasst den Oxidhalbleiterfilm 19d, der Leitfähigkeit aufweist und über dem Oxidisolierfilm 17 ausgebildet ist, den Nitridisolierfilm 27 und den lichtdurchlässigen leitfähigen Film 29c, der als Pixelelektrode dient.
  • Die Oxidisolierfilme 23 und 25, die voneinander isoliert sind, werden bei dieser Ausführungsform über dem Transistor 102 ausgebildet. Die Oxidisolierfilme 23 und 25, die voneinander isoliert sind, überlappen sich mit dem Oxidhalbleiterfilm 19a.
  • Außerdem ist der organische Isolierfilm 31, der sich mit dem Oxidhalbleiterfilm 19a überlappt, über dem Nitridisolierfilm 27 bereitgestellt. Der organische Isolierfilm 31, der sich mit dem Oxidhalbleiterfilm 19a überlappt, ist über dem Transistor 102 bereitgestellt, wodurch die Oberfläche des Oxidhalbleiterfilms 19a entfernt von der Oberfläche des organischen Isolierfilms 31 ausgebildet werden kann. Demzufolge wird die Oberfläche des Oxidhalbleiterfilms 19a nicht durch das elektrische Feld der positiv geladenen Teilchen, die an der Oberfläche des organischen Isolierfilms 31 adsorbiert werden, beeinflusst, und somit kann die Zuverlässigkeit des Transistors 102 verbessert werden.
  • Der Oxidhalbleiterfilm 19d, der Leitfähigkeit aufweist, in dem Kondensator 105 unterscheidet sich von demjenigen der Ausführungsform 4 und ist nicht mit dem leitfähigen Film 21b verbunden. Im Gegensatz dazu ist der Oxidhalbleiterfilm 19d, der Leitfähigkeit aufweist, in Kontakt mit einem leitfähigen Film 21d. Der leitfähige Film 21d dient als Kondensatorleitung. Der Oxidhalbleiterfilm 19d, der Leitfähigkeit aufweist, kann in ähnlicher Weise ausgebildet werden wie der Oxidhalbleiterfilm 19b, der Leitfähigkeit aufweist, der Ausführungsform 4. Das heißt, dass der Oxidhalbleiterfilm 19d, der Leitfähigkeit aufweist, ein Metalloxidfilm ist, der das gleiche Metallelement wie der Oxidhalbleiterfilm 19a enthält.
  • Als Nächstes wird ein Verfahren zum Herstellen des Transistors 102 und des Kondensators 105 in 28 anhand von 29A bis 29C und 30A bis 30C beschrieben.
  • Ein leitfähiger Film wird über dem ersten Substrat 11 ausgebildet und dann unter Verwendung einer Maske, die durch den ersten Photolithografieprozess der Ausführungsform 4 ausgebildet wird, geätzt, wodurch der leitfähige Film 13, der als Gate-Elektrode dient, über dem ersten Substrat 11 ausgebildet wird (siehe 29A).
  • Als Nächstes werden der Nitridisolierfilm 15 und der Oxidisolierfilm 16 über dem ersten Substrat 11 und dem leitfähigen Film 13, der als Gate-Elektrode dient, ausgebildet. Als Nächstes wird ein Oxidhalbleiterfilm über dem Oxidisolierfilm 16 ausgebildet und dann unter Verwendung einer Maske, die durch den zweiten Photolithografieprozess der Ausführungsform 4 ausgebildet wird, geätzt, wodurch die Oxidhalbleiterfilme 19a und 19c ausgebildet werden (siehe 29B).
  • Als Nächstes wird ein leitfähiger Film über dem Oxidisolierfilm 16 und den Oxidhalbleiterfilmen 19a und 19c ausgebildet und dann unter Verwendung einer Maske, die durch den dritten Photolithografieprozess der Ausführungsform 4 ausgebildet wird, geätzt, wodurch die leitfähigen Filme 21a, 21b und 21d ausgebildet werden (siehe 29C). Dabei wird der leitfähige Film 21b derart ausgebildet, dass er nicht in Kontakt mit dem Oxidhalbleiterfilm 19c ist. Der leitfähige Film 21d wird derart ausgebildet, dass er in Kontakt mit dem Oxidhalbleiterfilm 19c ist. Bei dem leitfähigen Film 21d sind der leitfähige Film 21d_1 und der leitfähige Film 21d_2, wie bei den leitfähigen Filmen 21a und 21b, übereinander angeordnet.
  • Als Nächstes wird ein Oxidisolierfilm über dem Oxidisolierfilm 16, den Oxidhalbleiterfilmen 19a und 19c und den leitfähigen Filmen 21a, 21b und 21d ausgebildet und dann unter Verwendung einer Maske, die durch den vierten Photolithografieprozess der Ausführungsform 4 ausgebildet wird, geätzt, wodurch die Oxidisolierfilme 23 und 25 mit der Öffnung 40 ausgebildet werden (siehe 30A).
  • Als Nächstes wird ein Nitridisolierfilm über dem Oxidisolierfilm 17, den Oxidhalbleiterfilmen 19a und 19c, den leitfähigen Filmen 21a, 21b und 21d und den Oxidisolierfilmen 23 und 25 ausgebildet und dann unter Verwendung einer Maske, die durch den fünften Photolithografieprozess der Ausführungsform 4 ausgebildet wird, geätzt, wodurch der Nitridisolierfilm 27, der die Öffnung 41 aufweist, durch die ein Teil des leitfähigen Films 21b freiliegt, ausgebildet wird (siehe 30B).
  • Durch die vorstehenden Schritte wird der Oxidhalbleiterfilm 19c zu dem Oxidhalbleiterfilm 19d, der Leitfähigkeit aufweist. Wenn ein Siliziumnitridfilm später durch ein Plasma-CVD-Verfahren als Nitridisolierfilm 27 ausgebildet wird, diffundiert Wasserstoff, der in dem Siliziumnitridfilm enthalten ist, in den Oxidhalbleiterfilm 19c; folglich kann die Leitfähigkeit des Oxidhalbleiterfilms 19d, der Leitfähigkeit aufweist, verbessert werden.
  • Als Nächstes wird ein leitfähiger Film über dem leitfähigen Film 21b und dem Nitridisolierfilm 27 ausgebildet und dann unter Verwendung einer Maske, die durch den sechsten Photolithografieprozess der Ausführungsform 4 ausgebildet wird, geätzt, wodurch der leitfähige Film 29c, der mit dem leitfähigen Film 21b verbunden ist, ausgebildet wird (siehe 30C).
  • Folglich kann in Bezug auf eine Halbleitervorrichtung, die einen Oxidhalbleiterfilm umfasst, eine Halbleitervorrichtung mit verbesserten elektrischen Eigenschaften erhalten werden.
  • Eine Elektrode des Kondensators wird zur gleichen Zeit wie der Oxidhalbleiterfilm des Transistors auf einem Elementsubstrat der Halbleitervorrichtung, die bei dieser Ausführungsform beschrieben wird, ausgebildet. Außerdem wird der lichtdurchlässige leitfähige Film, der als Pixelelektrode dient, als die andere Elektrode des Kondensators verwendet. Um den Kondensator auszubilden, wird demzufolge ein Schritt zum Ausbilden eines weiteren leitfähigen Films unnötig, und die Anzahl der Herstellungsschritte für die Anzeigevorrichtung kann verringert werden. Da das Paar von Elektroden eine Lichtdurchlässigkeitseigenschaft aufweist, weist der Kondensator ferner eine Lichtdurchlässigkeitseigenschaft auf. Daher kann die Fläche, die von dem Kondensator eingenommen wird, vergrößert werden und das Öffnungsverhältnis in einem Pixel kann erhöht werden.
  • <Modifikationsbeispiel 1>
  • Bei dieser Ausführungsform wird eine Anzeigevorrichtung, die im Vergleich zu der bei der Ausführungsform 4 beschriebenen Halbleitervorrichtung mit einer geringen Anzahl von Masken hergestellt werden kann, anhand von 31 beschrieben.
  • Bei der Anzeigevorrichtung, die in 31 dargestellt wird, kann die Anzahl der Masken verringert werden, indem der Oxidisolierfilm 22 und der Oxidisolierfilm 24, die über dem Transistor 102 ausgebildet werden, nicht geätzt werden. Außerdem wird der Nitridisolierfilm 27 über dem Oxidisolierfilm 24 ausgebildet, und eine Öffnung 41a, durch die ein Teil des leitfähigen Films 21b freiliegt, wird in den Oxidisolierfilmen 22 und 24 und dem Nitridisolierfilm 27 ausgebildet. Ein lichtdurchlässiger leitfähiger Film 29d, der als Pixelelektrode dient, die mit dem leitfähigen Film 21b in der Öffnung 41 verbunden ist, wird über dem Nitridisolierfilm 27 ausgebildet.
  • Der leitfähige Film 21d wird über dem Oxidisolierfilm 17 ausgebildet. Da der leitfähige Film 21d zur gleichen Zeit wie die leitfähigen Filme 21a und 21b ausgebildet wird, wird eine zusätzliche Photomaske zum Ausbilden des leitfähigen Films 21d nicht benötigt. Der leitfähige Film 21d dient als Kondensatorleitung. Das heißt, dass ein Kondensator 105a den leitfähigen Film 21d, den Oxidisolierfilm 22, den Oxidisolierfilm 24, den Nitridisolierfilm 27 und den lichtdurchlässigen leitfähigen Film 29d umfasst, der als Pixelelektrode dient.
  • Die Strukturen, Verfahren und dergleichen, die bei dieser Ausführungsform beschrieben worden sind, können in angemessener Weise in Kombination mit beliebigen der Strukturen, Verfahren und dergleichen, die bei den anderen Ausführungsformen beschrieben werden, verwendet werden.
  • (Ausführungsform 6)
  • Bei dieser Ausführungsform werden eine Anzeigevorrichtung, die sich von der Anzeigevorrichtung der Ausführungsform 4 unterscheidet, sowie deren Herstellungsverfahren anhand von Zeichnungen beschrieben. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der Ausführungsform 4 darin, dass der Transistor eine Struktur, bei der ein Oxidhalbleiterfilm zwischen unterschiedlichen Gate-Elektroden bereitgestellt ist, das heißt eine Doppel-Gate-Struktur (dual-gate structure), aufweist. Es sei angemerkt, dass Strukturen, die denjenigen der Ausführungsform 4 gleichen, hier nicht wiederholt beschrieben werden.
  • Eine konkrete Struktur einer Elementschicht, die über dem ersten Substrat 11 ausgebildet ist, das in der Anzeigevorrichtung enthalten ist, wird beschrieben. Der Transistor, der in der Anzeigevorrichtung dieser Ausführungsform bereitgestellt ist, unterscheidet sich von demjenigen der Ausführungsform 4 darin, dass ein leitfähiger Film 29b, der als Gate-Elektrode dient und sich jeweils mit dem leitfähigen Film 13, der als Gate-Elektrode dient, dem Oxidhalbleiterfilm 19a, den leitfähigen Filmen 21a und 21b und dem Oxidisolierfilm 25 gänzlich oder teilweise überlappt, bereitgestellt ist. Der leitfähige Film 29b, der als Gate-Elektrode dient, ist in der Öffnung 41a mit dem leitfähigen Film 13, der als Gate-Elektrode dient, verbunden.
  • Ein Transistor 102a, der in 32 dargestellt wird, ist ein kanalgeätzter Transistor. Es sei angemerkt, dass der Transistor 102a in der Kanallängsrichtung und der Kondensator 105a in einer Querschnittsansicht eines Abschnitts A-B dargestellt werden und dass der Transistor 102a in der Kanalbreitenrichtung und ein Verbindungsabschnitt zwischen dem leitfähigen Film 13, der als Gate-Elektrode dient, und dem leitfähigen Film 29b, der als Gate-Elektrode dient, in einer Querschnittsansicht eines Abschnitts C-D dargestellt werden.
  • Der Transistor 102a in 32 weist eine Doppel-Gate-Struktur (dual-gate structure) auf und umfasst den leitfähigen Film 13, der als Gate-Elektrode dient, über dem ersten Substrat 11. Der Transistor 102a umfasst zusätzlich den Nitridisolierfilm 15, der über dem ersten Substrat 11 und dem leitfähigen Film 13, der als Gate-Elektrode dient, ausgebildet ist, den Oxidisolierfilm 17, der über dem Nitridisolierfilm 15 ausgebildet ist, den Oxidhalbleiterfilm 19a, der sich mit dem leitfähigen Film 13, der als Gate-Elektrode dient, überlappt, wobei der Nitridisolierfilm 15 und der Oxidisolierfilm 17 dazwischen bereitgestellt sind, und die leitfähigen Filme 21a und 21b, die als Source-Elektrode und Drain-Elektrode dienen und in Kontakt mit dem Oxidhalbleiterfilm 19a sind. Darüber hinaus wird der Oxidisolierfilm 23 über dem Oxidisolierfilm 17, dem Oxidhalbleiterfilm 19a und den leitfähigen Filmen 21a und 21b, die als Source-Elektrode und Drain-Elektrode dienen, ausgebildet, und der Oxidisolierfilm 25 wird über dem Oxidisolierfilm 23 ausgebildet. Der Nitridisolierfilm 27 wird über dem Nitridisolierfilm 15, dem Oxidisolierfilm 23, dem Oxidisolierfilm 25 und dem leitfähigen Film 21b ausgebildet. Der Oxidhalbleiterfilm 19b, der Leitfähigkeit aufweist, wird über dem Oxidisolierfilm 17 ausgebildet. Der Oxidhalbleiterfilm 19b, der Leitfähigkeit aufweist, ist mit einem der leitfähigen Filme 21a und 21b, die als Source-Elektrode und Drain-Elektrode dienen, verbunden, hier mit dem leitfähigen Film 21b. Die gemeinsame Elektrode 29 und der leitfähige Film 29b, der als Gate-Elektrode dient, werden über dem Nitridisolierfilm 27 ausgebildet.
  • Wie in der Querschnittsansicht eines Abschnitts C-D dargestellt, ist der leitfähige Film 29b, der als Gate-Elektrode dient, in der Öffnung 41a, die in dem Nitridisolierfilm 15 und dem Nitridisolierfilm 27 bereitgestellt ist, mit dem leitfähigen Film 13, der als Gate-Elektrode dient, verbunden. Das heißt, dass der leitfähige Film 13, der als Gate-Elektrode dient, und der leitfähige Film 29b, der als Gate-Elektrode dient, das gleiche Potential aufweisen.
  • Durch Anlegen einer Spannung mit gleichem Potential an jede Gate-Elektrode des Transistors 102a können demzufolge Schwankungen der Anfangseigenschaften verringert werden, und eine Verschlechterung des Transistors 102a nach dem –GBT-Stresstest und eine Veränderung der steigenden Spannung des Durchlassstroms (on-state current) bei unterschiedlichen Drain-Spannungen können unterdrückt werden. Zudem wird ein Bereich, in dem Ladungsträger in dem Oxidhalbleiterfilm 19a fließen, in der Dickenrichtung des Films vergrößert, so dass sich die Menge an übertragenen Ladungsträgern erhöht. Demzufolge erhöht sich der Durchlassstrom des Transistors 102a, und die Feldeffektbeweglichkeit ist erhöht. Typischerweise ist die Feldeffektbeweglichkeit größer als oder gleich 20 cm2/V·s.
  • Die Oxidisolierfilme 23 und 25 werden bei dieser Ausführungsform über dem Transistor 102a ausgebildet. Die Oxidisolierfilme 23 und 25 überlappen sich mit dem Oxidhalbleiterfilm 19a. In der Querschnittsansicht in der Kanalbreitenrichtung sind Endabschnitte der Oxidisolierfilme 23 und 25 an einer Außenseite eines Endabschnitts des Oxidhalbleiterfilms 19a positioniert. In der Kanalbreitenrichtung in 32 ist der leitfähige Film 29b, der als Gate-Elektrode dient, ferner an Endbereichen der Oxidisolierfilme 23 und 25 positioniert.
  • Ein durch Ätzen oder dergleichen verarbeiteter Endabschnitt des Oxidhalbleiterfilms wird durch die Verarbeitung beschädigt, wodurch Defekte erzeugt werden, und zusätzlich wird dieser durch Anlagerung einer Verunreinigung oder dergleichen kontaminiert. Der Endabschnitt des Oxidhalbleiterfilms wird daher durch das Wirken von Belastung, wie z. B. eines elektrischen Feldes, leicht aktiviert, wodurch dieser leicht zum n-Typ wird (einen niedrigen Widerstand aufweist). Folglich wird der Endabschnitt des Oxidhalbleiterfilms 19a, der sich mit dem leitfähigen Film 13, der als Gate-Elektrode dient, überlappt, leicht zum n-Typ. Wenn der Endabschnitt, der zum n-Typ wird, zwischen den leitfähigen Filmen 21a und 21b, die als Source-Elektrode und Drain-Elektrode dienen, bereitgestellt ist, dient der Bereich, der zum n-Typ wird, als Ladungsträgerweg, was einen parasitären Kanal zur Folge hat. Jedoch wird dann, wenn der leitfähige Film 29b, der als Gate-Elektrode dient, in der Kanalbreitenrichtung, wie in der Querschnittsansicht eines Abschnitts C-D dargestellt, einer Seitenfläche des Oxidhalbleiterfilms 19a zugewandt ist, wobei die Oxidisolierfilme 23 und 25 dazwischen bereitgestellt sind, die Erzeugung eines parasitären Kanals an der Seitenfläche des Oxidhalbleiterfilms 19a oder in einem Bereich, der die Seitenfläche und die Umgebung der Seitenfläche umfasst, auf Grund des elektrischen Feldes des leitfähigen Films 29b, der als Gate-Elektrode dient, unterdrückt. Demzufolge wird ein Transistor mit ausgezeichneten elektrischen Eigenschaften, wie z. B. einem starken Anstieg des Drain-Stroms bei der Schwellenspannung, erhalten.
  • Auf einem Elementsubstrat der Anzeigevorrichtung, das bei dieser Ausführungsform beschrieben wird, wird der Oxidhalbleiterfilm, der Leitfähigkeit aufweist und als Pixelelektrode dient, zur gleichen Zeit wie der Oxidhalbleiterfilm des Transistors ausgebildet. Der Oxidhalbleiterfilm, der Leitfähigkeit aufweist, dient auch als eine der Elektroden des Kondensators. Die gemeinsame Elektrode dient auch als die andere Elektrode der Elektroden des Kondensators. Um den Kondensator auszubilden, wird demzufolge ein Schritt zum Ausbilden eines weiteren leitfähigen Films unnötig, und die Anzahl der Herstellungsschritte für die Halbleitervorrichtung kann verringert werden. Der Kondensator weist eine Lichtdurchlässigkeitseigenschaft auf. Daher kann die Fläche, die von dem Kondensator eingenommen wird, vergrößert werden und das Öffnungsverhältnis in einem Pixel kann erhöht werden.
  • Einzelheiten des Transistors 102a werden nachstehend beschrieben. Es sei angemerkt, dass die Komponenten, die die gleichen Bezugszeichen aufweisen wie diejenigen der Ausführungsform 4, hier nicht beschrieben werden.
  • Der leitfähige Film 29b, der als Gate-Elektrode dient, kann unter Verwendung eines Materials, das demjenigen der gemeinsamen Elektrode 29 der Ausführungsform 4 ähnlich ist, ausgebildet werden.
  • Als Nächstes wird ein Verfahren zum Ausbilden des Transistors 102a und des Kondensators 105a in 32 anhand von 18A bis 18D, 19A bis 19C, 20A und 20B und 33A bis 33C beschrieben.
  • Der leitfähige Film 13, der als Gate-Elektrode dient, der Nitridisolierfilm 15, der Oxidisolierfilm 16, der Oxidhalbleiterfilm 19a, der Oxidhalbleiterfilm 19b, der Leitfähigkeit aufweist, die leitfähigen Filme 21a und 21b, die als Source-Elektrode und Drain-Elektrode dienen, der Oxidisolierfilm 22, der Oxidisolierfilm 24 und der Nitridisolierfilm 26 werden, wie bei der Ausführungsform 4, durch die in 18A bis 20B dargestellten Schritte über dem Substrat 11 ausgebildet. Bei diesen Schritten werden die Photolithografieprozesse unter Verwendung der ersten bis vierten Photomaske durchgeführt.
  • Als Nächstes wird eine Maske durch einen Photolithografieprozess unter Verwendung einer fünften Photomaske über dem Nitridisolierfilm 26 ausgebildet, und dann wird ein Teil des Nitridisolierfilms 26 unter Verwendung der Maske geätzt. Auf diese Weise wird, wie in 33A dargestellt, der Nitridisolierfilm 27, der die Öffnung 41a aufweist, ausgebildet.
  • Als Nächstes wird, wie in 33B dargestellt, der leitfähige Film 28, der zu der gemeinsamen Elektrode 29 und dem leitfähigen Film 29b, der als Gate-Elektrode dient, wird, über dem leitfähigen Film 13, der als Gate-Elektrode dient, und dem Nitridisolierfilm 27 ausgebildet.
  • Anschließend wird eine Maske durch einen Photolithografieprozess unter Verwendung einer sechsten Photomaske über dem leitfähigen Film 28 ausgebildet. Als Nächstes wird, wie in 33C dargestellt, ein Teil des leitfähigen Films 28 unter Verwendung der Maske geätzt, um die gemeinsame Elektrode 29 und den leitfähigen Film 29b, der als Gate-Elektrode dient, auszubilden. Danach wird die Maske entfernt.
  • Durch den vorstehenden Prozess wird der Transistor 102a hergestellt und kann auch der Kondensator 105a hergestellt werden.
  • Bei dem bei dieser Ausführungsform beschriebenen Transistor wird auf Grund des elektrischen Feldes des leitfähigen Films 29b, der als Gate-Elektrode dient, die Erzeugung eines parasitären Kanals an der Seitenfläche des Oxidhalbleiterfilms 19a oder in einem Bereich, der die Seitenfläche und die Umgebung der Seitenfläche umfasst, unterdrückt, wenn der leitfähige Film 29b, der als Gate-Elektrode dient, in der Kanalbreitenrichtung einer Seitenfläche des Oxidhalbleiterfilms 19a zugewandt ist, wobei die Oxidisolierfilme 23 und 25 dazwischen bereitgestellt sind. Demzufolge wird ein Transistor mit ausgezeichneten elektrischen Eigenschaften, wie z. B. einem starken Anstieg des Drain-Stroms bei der Schwellenspannung, erhalten.
  • Das Elementsubstrat der Anzeigevorrichtung dieser Ausführungsform ist mit einer gemeinsamen Elektrode bereitgestellt, die einen Streifenbereich umfasst, der sich in eine Richtung erstreckt, die eine Signalleitung schneidet. Deshalb kann die Anzeigevorrichtung einen ausgezeichneten Kontrast aufweisen.
  • Auf einem Elementsubstrat der Anzeigevorrichtung, das bei dieser Ausführungsform beschrieben wird, wird der Oxidhalbleiterfilm, der Leitfähigkeit aufweist und als Pixelelektrode dient, zur gleichen Zeit wie der Oxidhalbleiterfilm des Transistors ausgebildet Der Oxidhalbleiterfilm, der Leitfähigkeit aufweist, dient als die eine Elektrode der Elektroden des Kondensators. Die gemeinsame Elektrode dient auch als die andere Elektrode der Elektroden des Kondensators. Um den Kondensator auszubilden, wird demzufolge ein Schritt zum Ausbilden eines weiteren leitfähigen Films unnötig, und die Anzahl der Herstellungsschritte für die Anzeigevorrichtung kann verringert werden. Der Kondensator weist eine Lichtdurchlässigkeitseigenschaft auf. Daher kann die Fläche, die von dem Kondensator eingenommen wird, vergrößert werden und das Öffnungsverhältnis in einem Pixel kann erhöht werden.
  • Die Strukturen, Verfahren und dergleichen, die bei dieser Ausführungsform beschrieben worden sind, können in angemessener Weise in Kombination mit beliebigen der Strukturen, Verfahren und dergleichen, die bei den anderen Ausführungsformen beschrieben werden, verwendet werden.
  • (Ausführungsform 7)
  • Bei dieser Ausführungsform wird eine Anzeigevorrichtung, die einen Transistor umfasst, bei dem die Anzahl von Defekten in einem Oxidhalbleiterfilm im Vergleich zu den vorstehenden Ausführungsformen weiter verringert werden kann, anhand von Zeichnungen beschrieben. Der bei dieser Ausführungsform beschriebene Transistor unterscheidet sich von jedem der Transistoren der Ausführungsformen 4 bis 6 darin, dass ein mehrschichtiger Film, der eine Vielzahl von Oxidhalbleiterfilmen umfasst, bereitgestellt ist. Hier werden Details unter Verwendung des Transistors der Ausführungsform 4 beschrieben.
  • 34A und 34B stellen jeweils eine Querschnittsansicht eines Elementsubstrats, das in einer Anzeigevorrichtung enthalten ist, dar. 34A und 34B sind Querschnittsansichten, die entlang der Strichpunktlinien A-B und C-D in 16 entnommen wurden.
  • Ein Transistor 102b in 34A umfasst einen mehrschichtigen Film 37a, der sich mit dem leitfähigen Film 13, der als Gate-Elektrode dient, überlappt, wobei der Nitridisolierfilm 15 und der Oxidisolierfilm 17 dazwischen bereitgestellt sind, und die leitfähigen Filme 21a und 21b, die als Source-Elektrode und Drain-Elektrode dienen und in Kontakt mit dem mehrschichtigen Film 37a sind. Der Oxidisolierfilm 23, der Oxidisolierfilm 25 und der Nitridisolierfilm 27 sind über dem Nitridisolierfilm 15, dem Oxidisolierfilm 17, dem mehrschichtigen Film 37a und den leitfähigen Filmen 21a und 21b, die als Source-Elektrode und Drain-Elektrode dienen, ausgebildet.
  • Der Kondensator 105b in 34A umfasst einen mehrschichtigen Film 37b, der über dem Oxidisolierfilm 17 ausgebildet ist, den Nitridisolierfilm 27, der in Kontakt mit dem mehrschichtigen Film 37b ist, und die gemeinsame Elektrode 29, die in Kontakt mit dem Nitridisolierfilm 27 ist. Der mehrschichtige Film 37b dient als Pixel-Elektrode.
  • Bei dem bei dieser Ausführungsform beschriebenen Transistor 102b umfasst der mehrschichtige Film 37a den Oxidhalbleiterfilm 19a und einen Oxidhalbleiterfilm 39a. Mit anderen Worten: Der mehrschichtige Film 37b weist eine zweischichtige Struktur auf. Zudem dient ein Teil des Oxidhalbleiterfilms 19a als Kanalbereich. Außerdem wird der Oxidisolierfilm 23 in Kontakt mit dem mehrschichtigen Film 37a ausgebildet, und der Oxidisolierfilm 25 wird in Kontakt mit dem Oxidisolierfilm 23 ausgebildet. Das heißt, dass der Oxidhalbleiterfilm 39a zwischen dem Oxidhalbleiterfilm 19a und dem Oxidisolierfilm 23 bereitgestellt ist.
  • Der Oxidhalbleiterfilm 39a ist ein Oxidfilm, der ein oder mehrere Element/e, das/die den Oxidhalbleiterfilm 19a bilden/bildet, enthält. Es ist daher unwahrscheinlich, dass eine Grenzflächenstreuung an der Grenzfläche zwischen den Oxidhalbleiterfilmen 19a und 39a auftritt. Somit kann der Transistor eine hohe Feldeffektbeweglichkeit aufweisen, da die Bewegung der Ladungsträger an der Grenzfläche nicht behindert wird.
  • Der Oxidhalbleiterfilm 39a ist typischerweise ein In-Ga-Oxidfilm, ein In-Zn-Oxidfilm oder ein In-M-Zn-Oxidfilm (M stellt Al, Ga, Y, Zr, Sn, La, Ce oder Nd dar). Die Energie am Minimum des Leitungsbandes des Oxidhalbleiterfilms 39a liegt näher am Vakuumniveau als diejenige des Oxidhalbleiterfilms 19a, und die Differenz zwischen der Energie am Minimum des Leitungsbandes des Oxidhalbleiterfilms 39a und der Energie am Minimum des Leitungsbandes des Oxidhalbleiterfilms 19a ist typischerweise 0,05 eV oder mehr, 0,07 eV oder mehr, 0,1 eV oder mehr, oder 0,15 eV oder mehr und 2 eV oder weniger, 1 eV oder weniger, 0,5 eV oder weniger oder 0,4 eV oder weniger. Das heißt, dass die Differenz zwischen der Elektronenaffinität des Oxidhalbleiterfilms 39a und der Elektronenaffinität des Oxidhalbleiterfilms 19a 0,05 eV oder mehr, 0,07 eV oder mehr, 0,1 eV oder mehr oder 0,15 eV oder mehr und 2 eV oder weniger, 1 eV oder weniger, 0,5 eV oder weniger oder 0,4 eV oder weniger ist.
  • Der Oxidhalbleiterfilm 39a enthält vorzugsweise In, da die Ladungsträgerbeweglichkeit (Elektronenbeweglichkeit) erhöht werden kann.
  • Wenn der Oxidhalbleiterfilm 39a eine größere Menge an Al, Ga, Y, Zr, Sn, La, Ce oder Nd in einem Atomverhältnis enthält als die Menge an In in einem Atomverhältnis, kann eine der folgenden Wirkungen erzielt werden: (1) Die Energielücke des Oxidhalbleiterfilms 39a wird vergrößert; (2) die Elektronenaffinität des Oxidhalbleiterfilms 39a wird verringert; (3) eine Streuung von Verunreinigungen von außen wird verringert; (4) eine Isoliereigenschaft erhöht sich im Vergleich zu dem Oxidhalbleiterfilm 19a; und (5) Sauerstofffehlstellen werden mit geringerer Wahrscheinlichkeit erzeugt, da Al, Ga, Y, Zr, Sn, La, Ce und Nd Metallelemente sind, die stark an Sauerstoff gebunden werden.
  • In dem Fall, in dem der Oxidhalbleiterfilm 39a ein In-M-Zn-Oxidfilm ist, sind die In- und M-Anteile, ausgehend von der Annahme, dass die Summe von In und M 100 Atom-% beträgt, vorzugsweise wie folgt: Der Atomprozentsatz von In ist niedriger als 50 Atom-% und der Atomprozentsatz von M ist höher als 50 Atom-%, oder stärker bevorzugt ist der Atomprozentsatz von In niedriger als 25 Atom-%, und der Atomprozentsatz von M ist höher als 75 Atom-%.
  • Des Weiteren ist in dem Fall, in dem jeder der Oxidhalbleiterfilme 19a und 39a ein In-M-Zn-Oxidfilm ist (M stellt Al, Ga, Y, Zr, Sn, La, Ce oder Nd dar), der Anteil an M-Atomen (M stellt Al, Ga, Y, Zr, Sn, La, Ce oder Nd dar) in dem Oxidhalbleiterfilm 39a höher als derjenige in dem Oxidhalbleiterfilm 19a. Typischerweise ist der M-Anteil in dem Oxidhalbleiterfilm 39a 1,5-mal oder mehr, bevorzugt zweimal oder mehr, stärker bevorzugt dreimal oder mehr so hoch wie derjenige in dem Oxidhalbleiterfilm 19a.
  • Des Weiteren ist in dem Fall, in dem der Oxidhalbleiterfilm 19a und der Oxidhalbleiterfilm 39a jeweils ein In-M-Zn-Oxidfilm sind (M stellt Al, Ga, Y, Zr, Sn, La, Ce oder Nd dar), y1/x1 größer als y2/x2, wenn In:M:Zn = x1:y1:z1 [Atomverhältnis] für den Oxidhalbleiterfilm 39a gilt und In:M:Zn = x2:y2:z2 [Atomverhältnis] für den Oxidhalbleiterfilm 19a gilt. y1/x1 ist bevorzugt 1,5-mal oder mehr, stärker bevorzugt zweimal oder mehr, noch stärker bevorzugt dreimal oder mehr so hoch wie y2/x2.
  • In dem Fall, in dem der Oxidhalbleiterfilm 19a ein In-M-Zn-Oxidfilm ist (M stellt Al, Ga, Y, Zr, Sn, La, Ce oder Nd dar) und ein Target mit dem Atomverhältnis der Metallelemente In:M:Zn = x1:y1:z1 für die Ausbildung des Oxidhalbleiterfilms 19a verwendet wird, ist x1/y1 bevorzugt größer als oder gleich 1/3 und kleiner als oder gleich 6, stärker bevorzugt größer als oder gleich 1 und kleiner als oder gleich 6, und z1/y1 ist bevorzugt größer als oder gleich 1/3 und kleiner als oder gleich 6, stärker bevorzugt größer als oder gleich 1 und kleiner als oder gleich 6. Es sei angemerkt, dass dann, wenn z1/y1 größer als oder gleich 1 und kleiner als oder gleich 6 ist, ein CAAC-OS-Film, der später beschrieben wird, leicht als Oxidhalbleiterfilm 19a ausgebildet wird. Typische Beispiele für das Atomverhältnis der Metallelemente des Targets sind In:M:Zn = 1:1:1, In:M:Zn = 1:1:1,2 und In:M:Zn = 3:1:2.
  • In dem Fall, in dem der Oxidhalbleiterfilm 39a ein In-M-Zn-Oxidfilm ist (M stellt Al, Ga, Y, Zr, Sn, La, Ce oder Nd dar) und ein Target mit dem Atomverhältnis der Metallelemente In:M:Zn = x2:y2:z2 für die Ausbildung des Oxidhalbleiterfilms 39a verwendet wird, ist x2/y2 bevorzugt kleiner als x1/y1, und z2/y2 ist bevorzugt größer als oder gleich 1/3 und kleiner als oder gleich 6, stärker bevorzugt größer als oder gleich 1 und kleiner als oder gleich 6. Es sei angemerkt, dass dann, wenn z2/y2 größer als oder gleich 1 und kleiner als oder gleich 6 ist, ein CAAC-OS-Film, der später beschrieben wird, leicht als Oxidhalbleiterfilm 39a ausgebildet wird. Typische Beispiele für das Atomverhältnis der Metallelemente des Targets sind In:M:Zn = 1:3:2, In:M:Zn = 1:3:4, In:M:Zn = 1:3:6, In:M:Zn = 1:3:8, In:M:Zn = 1:4:4, In:M:Zn = 1:4:5, In:M:Zn = 1:4:6, In:M:Zn = 1:4:7, In:M:Zn = 1:4:8, In:M:Zn = 1:5:5, In:M:Zn = 1:5:6, In:M:Zn = 1:5:7, In:M:Zn = 1:5:8 und In:M:Zn = 1:6:8.
  • Es sei angemerkt, dass der Anteil jedes Metallelements im Atomverhältnis des Oxidhalbleiterfilms 19a und des Oxidhalbleiterfilms 39a jeweils innerhalb einer Fehlerspanne von ±40% des Anteils im vorstehenden Atomverhältnis schwankt.
  • Der Oxidhalbleiterfilm 39a dient auch als Film, der während der späteren Ausbildung des Oxidisolierfilms 25 Schäden an dem Oxidhalbleiterfilm 19a begrenzt.
  • Die Dicke des Oxidhalbleiterfilms 39a ist größer als oder gleich 3 nm und kleiner als oder gleich 100 nm, bevorzugt größer als oder gleich 3 nm und kleiner als oder gleich 50 nm.
  • Des Weiteren kann der Oxidhalbleiterfilm 39a in angemessener Weise eine Kristallstruktur des Oxidhalbleiterfilms 19a aufweisen.
  • Es sei angemerkt, dass jeder der Oxidhalbleiterfilme 19a und 39a ein Mischfilm sein kann, der zwei oder mehr der folgenden Bereiche umfasst: einen Bereich mit einer amorphen Struktur, einen Bereich mit einer mikrokristallinen Struktur, einen Bereich mit einer polykristallinen Struktur, einen CAAC-OS-Bereich und einen Bereich mit einer einkristallinen Struktur. Der Mischfilm weist in einigen Fällen eine einschichtige Struktur auf, die beispielsweise zwei oder mehr von einem Bereich mit einer amorphen Struktur, einem Bereich mit einer mikrokristallinen Struktur, einem Bereich mit einer polykristallinen Struktur, einem CAAC-OS-Bereich und einem Bereich mit einer einkristallinen Struktur umfasst. Des Weiteren weist der Mischfilm in einigen Fällen eine mehrschichtige Struktur auf, bei der zwei oder mehr der folgenden Bereiche übereinander angeordnet sind: ein Bereich mit einer amorphen Struktur, ein Bereich mit einer mikrokristallinen Struktur, ein Bereich mit einer polykristallinen Struktur, ein CAAC-OS-Bereich und ein Bereich mit einer einkristallinen Struktur.
  • Hier wird der Oxidhalbleiterfilm 39a zwischen dem Oxidhalbleiterfilm 19a und dem Oxidisolierfilm 23 ausgebildet. Deshalb ist es dann, wenn Ladungsträgerfallen von Verunreinigungen und Defekten zwischen dem Oxidhalbleiterfilm 39a und dem Oxidisolierfilm 23 gebildet werden, unwahrscheinlich, dass die in dem Oxidhalbleiterfilm 19a fließenden Elektronen von den Ladungsträgerfallen eingefangen werden, da es einen Abstand zwischen dem Oxidhalbleiterfilm 19a und den Ladungsträgerfallen gibt. Folglich können die Menge an Durchlassstrom des Transistors und die Feldeffektbeweglichkeit erhöht werden. Wenn die Elektronen von den Ladungsträgerfallen eingefangen werden, werden die Elektronen zu negativen festen Ladungen. Dementsprechend verändert sich eine Schwellenspannung des Transistors. Auf Grund des Abstandes zwischen dem Oxidhalbleiterfilm 19a und den Ladungsträgerfallen kann jedoch das Einfangen von Elektronen durch die Ladungsträgerfallen verringert werden, und somit kann der Betrag der Veränderung der Schwellenspannung verringert werden.
  • Verunreinigungen von außen können durch den Oxidhalbleiterfilm 39a blockiert werden, und dementsprechend kann die Menge an Verunreinigungen, die von außen auf den Oxidhalbleiterfilm 19a übertragen werden, verringert werden. Darüber hinaus ist es weniger wahrscheinlich, dass eine Sauerstofffehlstelle in dem Oxidhalbleiterfilm 39a gebildet wird. Folglich können die Verunreinigungskonzentration und die Anzahl an Sauerstofffehlstellen in dem Oxidhalbleiterfilm 19a verringert werden.
  • Es sei angemerkt, dass die Oxidhalbleiterfilme 19a und 39a nicht nur durch einfaches Übereinanderanordnen jedes Films ausgebildet werden, sondern derart ausgebildet werden, dass ein stetiger Übergang gebildet wird (hier insbesondere eine Struktur, bei der sich die Energie am Minimum des Leitungsbandes zwischen den Filmen stetig verändert). Mit anderen Worten: Eine mehrschichtige Struktur wird bereitgestellt, bei der keine Verunreinigung, die ein Defektniveau bildet, wie z. B. ein Einfangzentrum (trap center) oder ein Rekombinationszentrum (recombination center), an der Grenzfläche zwischen den Filmen existiert. Falls eine Verunreinigung zwischen den übereinander angeordneten Oxidhalbleiterfilmen 19a und 39a existiert, wird die Kontinuität des Energiebandes beschädigt, und der Ladungsträger wird an der Grenzfläche eingefangen oder rekombiniert und verschwindet danach.
  • Um ein derartiges stetiges Energieband zu bilden, ist es nötig, Filme unter Verwendung einer Mehrkammer-Abscheidungseinrichtung (Sputtereinrichtung), die eine Schleusenkammer umfasst, kontinuierlich auszubilden, ohne sie dabei der Luft auszusetzen. Jede Kammer der Sputtereinrichtung wird vorzugsweise mittels einer Adsorptionsvakuumpumpe, wie z. B. einer Kryopumpe, auf ein Hochvakuum (auf etwa 5 × 10–7 Pa bis 1 × 10–4 Pa) evakuiert, um Wasser oder dergleichen, das als Verunreinigung gegenüber dem Oxidhalbleiterfilm dient, so weit wie möglich zu entfernen. Alternativ werden vorzugsweise eine Turbomolekularpumpe und eine Kältefalle kombiniert, um einen Rückfluss eines Gases, besonders eines Kohlenstoff oder Wasserstoff enthaltenden Gases, aus einer Abgasanlage in die Kammer zu verhindern.
  • Statt des mehrschichtigen Films 37a kann, ähnlich wie bei einem Transistor 102c in 34B, ein mehrschichtiger Film 38a bereitgestellt sein.
  • Zusätzlich kann, ähnlich wie bei einem Kondensator 105c in 34B, statt des mehrschichtigen Films 37b ein mehrschichtiger Film 38b bereitgestellt sein.
  • Der mehrschichtige Film 38a umfasst einen Oxidhalbleiterfilm 49a, den Oxidhalbleiterfilm 19a und den Oxidhalbleiterfilm 39a. Das heißt, dass der mehrschichtige Film 38a eine dreischichtige Struktur aufweist. Der Oxidhalbleiterfilm 19a dient ferner als Kanalbereich.
  • Der Oxidhalbleiterfilm 49a kann unter Verwendung eines Materials und eines Ausbildungsverfahrens, die denjenigen des Oxidhalbleiterfilms 39a ähnlich sind, ausgebildet werden.
  • Der mehrschichtige Film 38b umfasst einen Oxidhalbleiterfilm 49b, der Leitfähigkeit aufweist, einen Oxidhalbleiterfilm 19f, der Leitfähigkeit aufweist, und einen Oxidhalbleiterfilm 39b, der Leitfähigkeit aufweist. Mit anderen Worten: Der mehrschichtige Film 38b weist eine dreischichtige Struktur auf. Der mehrschichtige Film 38b dient als Pixel-Elektrode.
  • Der Oxidhalbleiterfilm 49b kann in angemessener Weise unter Verwendung eines Materials und eines Ausbildungsverfahrens, die denjenigen des Oxidhalbleiterfilms 39b ähnlich sind, ausgebildet werden.
  • Darüber hinaus sind der Oxidisolierfilm 17 und der Oxidhalbleiterfilm 49a in Kontakt miteinander. Das heißt, dass der Oxidhalbleiterfilm 49a zwischen dem Oxidisolierfilm 17 und dem Oxidhalbleiterfilm 19a bereitgestellt ist.
  • Der mehrschichtige Film 38a und der Oxidisolierfilm 23 sind in Kontakt miteinander. Zudem sind der Oxidhalbleiterfilm 39a und der Oxidisolierfilm 23 in Kontakt miteinander. Das heißt, dass der Oxidhalbleiterfilm 39a zwischen dem Oxidhalbleiterfilm 19a und dem Oxidisolierfilm 23 bereitgestellt ist.
  • Es wird bevorzugt, dass die Dicke des Oxidhalbleiterfilms 49a kleiner ist als diejenige des Oxidhalbleiterfilms 19a. Wenn die Dicke des Oxidhalbleiterfilms 49a größer als oder gleich 1 nm und kleiner als oder gleich 5 nm, bevorzugt größer als oder gleich 1 nm und kleiner als oder gleich 3 nm ist, kann der Betrag der Veränderung der Schwellenspannung des Transistors verringert werden.
  • Bei dem bei dieser Ausführungsform beschriebenen Transistor ist der Oxidhalbleiterfilm 39a zwischen dem Oxidhalbleiterfilm 19a und dem Oxidisolierfilm 23 bereitgestellt. Deshalb ist es dann, wenn Ladungsträgerfallen von Verunreinigungen und Defekten zwischen dem Oxidhalbleiterfilm 39a und dem Oxidisolierfilm 23 gebildet werden, unwahrscheinlich, dass die in dem Oxidhalbleiterfilm 19a fließenden Elektronen von den Ladungsträgerfallen eingefangen werden, da es einen Abstand zwischen dem Oxidhalbleiterfilm 19a und den Ladungsträgerfallen gibt. Folglich können die Menge an Durchlassstrom des Transistors und die Feldeffektbeweglichkeit erhöht werden. Wenn die Elektronen von den Ladungsträgerfallen eingefangen werden, werden die Elektronen zu negativen festen Ladungen. Dementsprechend verändert sich eine Schwellenspannung des Transistors. Auf Grund des Abstandes zwischen dem Oxidhalbleiterfilm 19a und den Ladungsträgerfallen kann jedoch das Einfangen von Elektronen durch die Ladungsträgerfallen verringert werden, und somit kann der Betrag der Veränderung der Schwellenspannung verringert werden.
  • Verunreinigungen von außen können durch den Oxidhalbleiterfilm 39a blockiert werden, und dementsprechend kann die Menge an Verunreinigungen, die von außen auf den Oxidhalbleiterfilm 19a übertragen werden, verringert werden. Darüber hinaus ist es weniger wahrscheinlich, dass eine Sauerstofffehlstelle in dem Oxidhalbleiterfilm 39a gebildet wird. Folglich können die Verunreinigungskonzentration und die Anzahl an Sauerstofffehlstellen in dem Oxidhalbleiterfilm 19a verringert werden.
  • Des Weiteren ist der Oxidhalbleiterfilm 49a zwischen dem Oxidisolierfilm 17 und dem Oxidhalbleiterfilm 19a bereitgestellt, und der Oxidhalbleiterfilm 39a ist zwischen dem Oxidhalbleiterfilm 19a und dem Oxidisolierfilm 23 bereitgestellt. Es ist daher möglich, die Silizium- oder Kohlenstoffkonzentration in der Nähe der Grenzfläche zwischen dem Oxidhalbleiterfilm 49a und dem Oxidhalbleiterfilm 19a, die Silizium- oder Kohlenstoffkonzentration in dem Oxidhalbleiterfilm 19a oder die Silizium- oder Kohlenstoffkonzentration in der Nähe der Grenzfläche zwischen dem Oxidhalbleiterfilm 39a und dem Oxidhalbleiterfilm 19a zu verringern. Folglich ist der Absorptionskoeffizient, abgeleitet von einer konstanten Fotostrom-Methode (constant photocurrent method), in dem mehrschichtigen Film 38a niedriger als 1 × 10–3/cm, bevorzugt niedriger als 1 × 10–4/cm, und deshalb ist die Dichte der lokalisierten Niveaus sehr niedrig.
  • Der Transistor 102c mit einer derartigen Struktur enthält nur sehr wenige Defekte in dem mehrschichtigen Film 38a, der den Oxidhalbleiterfilm 19a umfasst; daher können die elektrischen Eigenschaften des Transistors verbessert werden, und typischerweise kann der Durchlassstrom erhöht werden und die Feldeffektbeweglichkeit kann verbessert werden. Überdies ist bei einem BT-Stresstest und einem BT-Photostresstest, die Beispiele für einen Stresstest sind, der Betrag der Veränderung der Schwellenspannung klein, und daher ist die Zuverlässigkeit hoch.
  • Die Strukturen, Verfahren und dergleichen, die bei dieser Ausführungsform beschrieben worden sind, können in angemessener Weise in Kombination mit beliebigen der Strukturen, Verfahren und dergleichen, die bei den anderen Ausführungsformen beschrieben werden, verwendet werden.
  • (Ausführungsform 8)
  • Bei dieser Ausführungsform wird eine Licht emittierende Vorrichtung, die mit einem Teil der Elementschicht, die über dem ersten Substrat 11 der Ausführungsformen 4 bis 7 ausgebildet ist, bereitgestellt ist, anhand von 35 und 36 beschrieben. Es sei angemerkt, dass hier ein Teil der Elementschicht verwendet wird, die bei den Ausführungsformen 4 und 5 beschrieben wurde; jedoch kann eine Elementschicht, die eine andere Struktur aufweist, in angemessener Weise in der Licht emittierenden Vorrichtung verwendet werden.
  • Eine Licht emittierende Vorrichtung in 35 umfasst zusätzlich zu der Elementschicht, die über dem ersten Substrat 11 in 17 der Ausführungsform 4 ausgebildet ist, einen Isolierfilm 371, der über dem anorganischen Isolierfilm 30 bereitgestellt ist, eine EL-Schicht 373, die über dem anorganischen Isolierfilm 30 und dem Oxidhalbleiterfilm 19b, der Leitfähigkeit aufweist, bereitgestellt ist, und einen leitfähigen Film 375, der über der EL-Schicht 373 und dem Isolierfilm 371 bereitgestellt ist. Der Oxidhalbleiterfilm 19b, der Leitfähigkeit aufweist, die EL-Schicht 373 und der leitfähige Film 375 bilden ein Licht emittierendes Element 370a.
  • Eine Licht emittierende Vorrichtung in 36 umfasst zusätzlich zu der Elementschicht, die über dem ersten Substrat 11 in 28 der Ausführungsform 5 ausgebildet ist, den Isolierfilm 371, der über dem anorganischen Isolierfilm 30 und dem lichtdurchlässigen leitfähigen Film 29c bereitgestellt ist, die EL-Schicht 373, die über dem anorganischen Isolierfilm 30 und dem lichtdurchlässigen leitfähigen Film 29c bereitgestellt ist, und den leitfähigen Film 375, der über der EL-Schicht 373 und dem Isolierfilm 371 bereitgestellt ist. Der lichtdurchlässige leitfähige Film 29c, die EL-Schicht 373 und der leitfähige Film 375 bilden ein Licht emittierendes Element 370b.
  • Auf dem Elementsubstrat der Licht emittierenden Vorrichtung dieser Ausführungsform wird der Oxidhalbleiterfilm, der Leitfähigkeit aufweist und als Pixelelektrode dient, zur gleichen Zeit wie der Oxidhalbleiterfilm des Transistors ausgebildet. Demzufolge kann die Licht emittierende Vorrichtung in weniger Schritten hergestellt werden als in einem herkömmlichen Fall.
  • Alternativ wird auf dem Elementsubstrat der Licht emittierenden Vorrichtung dieser Ausführungsform der Oxidhalbleiterfilm, der Leitfähigkeit aufweist und als Elektrode des Kondensators dient, zur gleichen Zeit wie der Oxidhalbleiterfilm des Transistors ausgebildet. Der Oxidhalbleiterfilm, der Leitfähigkeit aufweist, dient als eine Elektrode des Kondensators. Um den Kondensator auszubilden, wird demzufolge ein Schritt zum Ausbilden eines weiteren leitfähigen Films unnötig, und die Anzahl der Herstellungsschritte für die Licht emittierende Vorrichtung kann verringert werden. Des Weiteren wird die andere Elektrode des Kondensators unter Verwendung eines lichtdurchlässigen leitfähigen Films, der als Elektrode dient, ausgebildet. Daher weist der Kondensator Lichtdurchlässigkeitseigenschaften auf. Daher kann die Fläche, die von dem Kondensator eingenommen wird, vergrößert werden, und das Öffnungsverhältnis in einem Pixel kann erhöht werden.
  • Die Strukturen, Verfahren und dergleichen, die bei dieser Ausführungsform beschrieben worden sind, können in angemessener Weise in Kombination mit beliebigen der Strukturen, Verfahren und dergleichen, die bei den anderen Ausführungsformen beschrieben werden, verwendet werden.
  • (Ausführungsform 9)
  • Bei dieser Ausführungsform wird eine Ausführungsform beschrieben, die auf einen Oxidhalbleiterfilm in dem Transistor, der in der bei der vorstehenden Ausführungsform beschriebenen Anzeigevorrichtung enthalten ist, angewendet werden kann.
  • <Struktur des Oxidhalbleiters>
  • Eine Struktur eines Oxidhalbleiters wird nachstehend beschrieben.
  • Ein Oxidhalbleiter wird in einen einkristallinen Oxidhalbleiter und in einen nicht-einkristallinen Oxidhalbleiter eingeteilt. Beispiele für einen nicht-einkristallinen Oxidhalbleiter umfassen einen kristallinen Oxidhalbleiter mit Ausrichtung bezüglich der c-Achse (c-axis aligned crystalline Oxide semiconductor, CAAC-OS), einen polykristallinen Oxidhalbleiter, einen mikrokristallinen Oxidhalbleiter und einen amorphen Oxidhalbleiter.
  • Von einer anderen Perspektive aus gesehen, wird ein Oxidhalbleiter in einen amorphen Oxidhalbleiter und in einen kristallinen Oxidhalbleiter eingeteilt. Beispiele für einen kristallinen Oxidhalbleiter umfassen einen einkristallinen Oxidhalbleiter, einen CAAC-OS, einen polykristallinen Oxidhalbleiter und einen mikrokristallinen Oxidhalbleiter.
  • <CAAC-OS>
  • Zuerst wird ein CAAC-OS beschrieben. Es sei angemerkt, dass ein CAAC-OS als Oxidhalbleiter, der Nanokristalle mit Ausrichtung bezüglich der c-Achse (c-axis aligned nanocrystals, CANC) enthält, bezeichnet werden kann.
  • Ein CAAC-OS ist einer der Oxidhalbleiter, die eine Vielzahl von Kristallteilen mit Ausrichtung bezüglich der c-Achse aufweisen (auch als Pellets bezeichnet).
  • In einem kombinierten Analysebild (auch als hochauflösendes TEM-Bild bezeichnet) aus einem Hellfeldbild und einem Beugungsbild eines CAAC-OS, das mittels eines Transmissionselektronenmikroskops (TEM) erhalten wurde, kann eine Vielzahl von Pellets beobachtet werden. Im hochauflösenden TEM-Bild wird jedoch eine Grenze zwischen Pellets, das heißt eine Korngrenze, nicht eindeutig beobachtet. Folglich ist es unwahrscheinlich, dass in dem CAAC-OS eine Verringerung der Elektronenbeweglichkeit auf Grund der Korngrenze auftritt.
  • Ein CAAC-OS, der mit einem TEM beobachtet wird, wird nachstehend beschrieben. 37A zeigt ein hochauflösendes TEM-Bild eines Querschnitts des CAAC-OS, der aus einer Richtung betrachtet wird, die im Wesentlichen parallel zur Probenoberfläche ist. Das hochauflösende TEM-Bild wird mittels einer Funktion zur Korrektur der sphärischen Aberration erhalten. Das hochauflösende TEM-Bild, das mittels einer Funktion zum Korrigieren einer sphärischen Aberration erhalten wird, wird insbesondere als Cs-korrigiertes hochauflösendes TEM-Bild bezeichnet. Das Cs-korrigierte hochauflösende TEM-Bild kann beispielsweise mit einem Analyse-Elektronenmikroskop mit atomarer Auflösung (atomic resolution analytical electron microscope) JEM-ARM200F, hergestellt von JEOL Ltd., aufgenommen werden.
  • 37B ist ein vergrößertes Cs-korrigiertes hochauflösendes TEM-Bild eines Bereichs (1) in 37A. 37B zeigt, dass Metallatome in übereinander angeordneter Weise in einem Pellet angeordnet sind. Jede Metallatomlage weist eine Konfiguration auf, die eine Unebenheit einer Oberfläche, über der der CAAC-OS ausgebildet ist (die Oberfläche wird nachstehend als Ausbildungsoberfläche bezeichnet), oder eine Unebenheit einer Oberseite des CAAC-OS widerspiegelt, und jede Metallatomlage ist parallel zu der Ausbildungsoberfläche oder der Oberseite des CAAC-OS angeordnet.
  • Der CAAC-OS weist, wie in 37B gezeigt, eine charakteristische Atomanordnung auf. Die charakteristische Atomanordnung wird durch eine Hilfslinie in 37C dargestellt. 37B und 37C belegen, dass die Größe eines Pellets zirka 1 nm bis 3 nm beträgt und dass die Größe eines Raums, der durch die sich neigenden Pellets hervorgerufen wird, zirka 0,8 nm beträgt. Deshalb kann das Pellet auch als Nanokristall (nanocrystal, nc) bezeichnet werden.
  • Den Cs-korrigierten hochauflösenden TEM-Bildern zufolge wird hier die schematische Anordnung der Pellets 5100 eines CAAC-OS über einem Substrat 5120 als solche Struktur dargestellt, bei der Ziegel oder Blöcke übereinander angeordnet sind (siehe 37D). Der Teil, in dem sich, wie in 37C beobachtet, die Pellets neigen, entspricht einem Bereich 5161, der in 37D gezeigt wird.
  • 38A zeigt ein Cs-korrigiertes hochauflösendes TEM-Bild einer Ebene des CAAC-OS, der aus einer Richtung betrachtet wird, die im Wesentlichen senkrecht zur Probenoberfläche ist. 38B, 38C und 38D sind vergrößerte Cs-korrigierte hochauflösende TEM-Bilder der jeweiligen Bereiche (1), (2) und (3) in 38A. 38B, 38C und 38D deuten darauf hin, dass Metallatome in einer dreieckigen, viereckigen oder sechseckigen Konfiguration in einem Pellet angeordnet sind. Zwischen verschiedenen Pellets gibt es jedoch keine Regelmäßigkeit der Anordnung der Metallatome.
  • Als Nächstes wird ein CAAC-OS, der durch Röntgenstrahlbeugung (X-ray diffraction, XRD) analysiert wird, beschrieben. Wenn beispielsweise die Struktur eines CAAC-OS, der einen InGaZnO4-Kristall enthält, durch ein Out-of-Plane-Verfahren (out-of-plane method) analysiert wird, erscheint ein Peak bei einem Beugungswinkel (2θ) von zirka 31°, wie in 39A gezeigt. Dieser Peak stammt aus der (009)-Ebene des InGaZnO4-Kristalls, was darauf hindeutet, dass Kristalle in dem CAAC-OS eine Ausrichtung bezüglich der c-Achse aufweisen und dass die c-Achsen in einer Richtung, die im Wesentlichen senkrecht zu der Ausbildungsoberfläche oder der Oberseite des CAAC-OS ist, ausgerichtet sind.
  • Es sei angemerkt, dass bei der Strukturanalyse des CAAC-OS durch ein Out-of-Plane-Verfahren, neben dem Peak bei 2θ von zirka 31° ein weiterer Peak erscheinen kann, wenn 2θ bei zirka 36° liegt. Der Peak bei 2θ von zirka 36° deutet darauf hin, dass ein Kristall ohne Ausrichtung bezüglich der c-Achse in einem Teil des CAAC-OS-Films enthalten ist. Es wird bevorzugt, dass in dem durch ein Out-of-Plane-Verfahren analysierten CAAC-OS ein Peak erscheint, wenn 2θ bei zirka 31° liegt, jedoch kein Peak erscheint, wenn 2θ bei zirka 36° liegt.
  • Andererseits erscheint bei einer Strukturanalyse des CAAC-OS durch ein In-Plane-Verfahren (in-plane method), bei dem ein Röntgenstrahl auf eine Probe in einer Richtung, die im Wesentlichen senkrecht zur c-Achse ist, einfällt, ein Peak, wenn 2θ bei zirka 56° liegt. Dieser Peak stammt aus der (110)-Ebene des InGaZnO4-Kristalls. Im Falle des CAAC-OS wird, wie in 39B gezeigt, kein eindeutiger Peak beobachtet, wenn eine Analyse (ϕ-Scan) durchgeführt wird, wobei 2θ auf zirka 56° festgelegt wird und die Probe um einen Normalenvektor der Probenoberfläche als Achse (ϕ-Achse) gedreht wird. Im Gegensatz dazu werden im Falle eines einkristallinen InGaZnO4-Oxidhalbleiters, wie in 39C gezeigt, sechs Peaks, die aus den der (110)-Ebene entsprechenden Kristallebenen stammen, beobachtet, wenn ein ϕ-Scan durchgeführt wird, wobei 2θ auf zirka 56° festgelegt wird. Dementsprechend zeigt die Strukturanalyse mit XRD, dass sich die Richtungen der a-Achsen und b-Achsen in dem CAAC-OS unterscheiden.
  • Als Nächstes wird ein CAAC-OS, der durch Elektronenbeugung analysiert wird, beschrieben. Wenn beispielsweise ein Elektronenstrahl mit einem Probendurchmesser von 300 nm in einer Richtung, die parallel zur Probenoberfläche ist, auf einen CAAC-OS, der einen InGaZnO4-Kristall enthält, einfällt, könnte ein Beugungsbild (auch als Feinbereichs-(selected-area)Transmissionselektronenbeugungsbild bezeichnet), das in 40A gezeigt wird, erhalten werden. Dieses Beugungsbild weist Punkte auf, die aus der (009)-Ebene eines InGaZnO4-Kristalls stammen. Daher deutet die Elektronenbeugung auch darauf hin, dass Pellets, die in dem CAAC-OS enthalten sind, eine Ausrichtung bezüglich der c-Achse aufweisen und dass die c-Achsen in einer Richtung, die im Wesentlichen senkrecht zu der Ausbildungsoberfläche oder der Oberseite des CAAC-OS ist, ausgerichtet sind. Währenddessen zeigt 40B ein Beugungsbild, das erhalten wird, indem ein Elektronenstrahl mit einem Probendurchmesser von 300 nm in einer Richtung, die senkrecht zur Probenoberfläche ist, auf dieselbe Probe einfällt. Wie in 40B gezeigt, wird ein ringförmiges Beugungsbild beobachtet. Daher deutet die Elektronenbeugung auch darauf hin, dass die a-Achsen und b-Achsen der Pellets, die in dem CAAC-OS enthalten sind, keine regelmäßige Ausrichtung aufweisen. Es wird davon ausgegangen, dass der erste Ring in 40B aus der (010)-Ebene, der (100)-Ebene und dergleichen des InGaZnO4-Kristalls stammt. Es wird davon ausgegangen, dass der zweite Ring in 40B aus der (110)-Ebene und dergleichen stammt.
  • Der CAAC-OS ist außerdem ein Oxidhalbleiter mit einer niedrigen Dichte der Defektzustände. Bei Defekten in dem Oxidhalbleiter handelt es sich beispielsweise um einen Defekt, der auf eine Verunreinigung zurückzuführen ist, und um Sauerstofffehlstellen. Der CAAC-OS kann deshalb als Oxidhalbleiter mit einer niedrigen Verunreinigungskonzentration oder als Oxidhalbleiter mit einer geringen Anzahl an Sauerstofffehlstellen angesehen werden.
  • Die Verunreinigung, die in dem Oxidhalbleiter enthalten ist, könnte als Ladungsträgerfalle oder als Ladungsträgererzeugungsquelle dienen. Darüber hinaus dienen Sauerstofffehlstellen in dem Oxidhalbleiter als Ladungsträgerfallen oder als Ladungsträgererzeugungsquellen, wenn Wasserstoff darin eingefangen wird.
  • Es sei angemerkt, dass die Verunreinigung ein Element bezeichnet, das sich von den Hauptkomponenten des Oxidhalbleiters unterscheidet, wie z. B. Wasserstoff, Kohlenstoff, Silizium oder ein Übergangsmetallelement. Beispielsweise extrahiert ein Element (insbesondere Silizium oder dergleichen), das eine höhere Bindungsstärke an Sauerstoff aufweist als ein in einem Oxidhalbleiter enthaltenes Metallelement, Sauerstoff aus dem Oxidhalbleiter, was eine Unordnung der Atomanordnung und eine verringerte Kristallinität des Oxidhalbleiters zur Folge hat. Ein Schwermetall, wie z. B. Eisen oder Nickel, Argon, Kohlenstoffdioxid oder dergleichen weist einen großen Atomradius (oder molekularen Radius) auf und stört daher die Atomanordnung des Oxidhalbleiters und verringert die Kristallinität.
  • Ein Oxidhalbleiter mit einer niedrigen Dichte der Defektzustände (einer geringen Anzahl an Sauerstofffehlstellen) kann eine niedrige Ladungsträgerdichte aufweisen. Ein derartiger Oxidhalbleiter wird als hochreiner intrinsischer oder im Wesentlichen hochreiner intrinsischer Oxidhalbleiter bezeichnet. Ein CAAC-OS weist eine niedrige Verunreinigungskonzentration und eine niedrige Dichte der Defektzustände auf. Das heißt, dass ein CAAC-OS mit großer Wahrscheinlichkeit ein hochreiner intrinsischer oder im Wesentlichen hochreiner intrinsischer Oxidhalbleiter ist. Daher weist ein Transistor, der einen CAAC-OS enthält, selten eine negative Schwellenspannung auf (er verhält sich kaum selbstleitend (normally on)). Der hochreine intrinsische oder im Wesentlichen hochreine intrinsische Oxidhalbleiter weist wenige Ladungsträgerfallen auf. Eine elektrische Ladung, die von den Ladungsträgerfallen in dem Oxidhalbleiter eingefangen wird, braucht eine lange Zeit, bis sie freigesetzt wird. Die eingefangene elektrische Ladung kann sich wie eine feste elektrische Ladung verhalten. Daher könnte der Transistor, der den Oxidhalbleiter mit einer hohen Verunreinigungskonzentration und einer hohen Dichte der Defektzustände enthält, instabile elektrische Eigenschaften aufweisen. Jedoch weist ein Transistor, der einen CAAC-OS enthält, geringe Schwankungen der elektrischen Eigenschaften und hohe Zuverlässigkeit auf.
  • Da der CAAC-OS eine niedrige Dichte der Defektzustände aufweist, ist es unwahrscheinlich, dass Ladungsträger, die durch Lichtbestrahlung oder dergleichen erzeugt werden, in Defektzuständen eingefangen werden. Deshalb ist bei einem Transistor, bei dem der CAAC-OS verwendet wird, eine Veränderung der elektrischen Eigenschaften, die auf eine Bestrahlung mit sichtbarem Licht oder UV-Licht zurückzuführen ist, gering.
  • <Mikrokristalliner Oxidhalbleiter>
  • Als Nächstes wird ein mikrokristalliner Oxidhalbleiterfilm beschrieben.
  • In einem hochauflösenden TEM-Bild weist ein mikrokristalliner Oxidhalbleiter einen Bereich, in dem ein Kristallteil beobachtet wird, und einen Bereich auf, in dem ein Kristallteil nicht eindeutig beobachtet wird. In den meisten Fällen ist die Größe eines Kristallteils, das in dem mikrokristallinen Oxidhalbleiter enthalten ist, größer als oder gleich 1 nm und kleiner als oder gleich 100 nm oder größer als oder gleich 1 nm und kleiner als oder gleich 10 nm. Ein Oxidhalbleiter, der einen Nanokristall (nanocrystal, nc) enthält, d. h. einen Mikrokristall mit einer Größe von größer als oder gleich 1 nm und kleiner als oder gleich 10 nm oder einer Größe von größer als oder gleich 1 nm und kleiner als oder gleich 3 nm, wird insbesondere als nanokristalliner Oxidhalbleiter (nc-OS) bezeichnet. In einem hochauflösenden TEM-Bild des nc-OS wird beispielsweise eine Korngrenze in einigen Fällen nicht eindeutig beobachtet. Es sei angemerkt, dass die Möglichkeit besteht, dass der Ursprung des Nanokristalls demjenigen eines Pellets in einem CAAC-OS gleicht. Ein Kristallteil des nc-OS kann deshalb in der nachfolgenden Beschreibung als Pellet bezeichnet werden.
  • In dem nc-OS weist ein mikroskopischer Bereich (zum Beispiel ein Bereich mit einer Größe von größer als oder gleich 1 nm und kleiner als oder gleich 10 nm, im Besonderen ein Bereich mit einer Größe von größer als oder gleich 1 nm und kleiner als oder gleich 3 nm) eine regelmäßige Atomanordnung auf. Es gibt keine Regelmäßigkeit der Kristallausrichtung zwischen verschiedenen Pellets in dem nc-OS. Demzufolge ist die Ausrichtung des gesamten Films ungeordnet. Deshalb kann man den nc-OS in Abhängigkeit von einem Analyseverfahren nicht von einem amorphen Oxidhalbleiter unterscheiden. Wenn beispielsweise der nc-OS einer Strukturanalyse durch ein Out-of-Plane-Verfahren mit einem XRD-Gerät unterzogen wird, wobei ein Röntgenstrahl mit einem Durchmesser verwendet wird, der größer ist als die Größe eines Pellets, erscheint kein Peak, der eine Kristallebene zeigt. Außerdem wird ein Halo-Muster (halo pattern) ähnliches Beugungsbild beobachtet, wenn der nc-OS einer Elektronenbeugung mittels eines Elektronenstrahls mit einem Probendurchmesser (z. B. 50 nm oder größer), der größer ist als die Größe eines Pellets, unterzogen wird (die Elektronenbeugung wird auch als Feinbereichselektronenbeugung bezeichnet). Währenddessen erscheinen Punkte in einem Nanostrahl-Elektronenbeugungsbild (nanobeam electron diffraction pattern) des nc-OS, wenn ein Elektronenstrahl mit einem Probendurchmesser, der nahe der oder kleiner als die Größe eines Pellets ist, zur Anwendung kommt. Außerdem werden in einem Nanostrahl-Elektronenbeugungsbild des nc-OS in einigen Fällen Bereiche mit hoher Leuchtdichte in Kreisform (Ringform) gezeigt. In einem Nanostrahl-Elektronenbeugungsbild des nc-OS wird in einigen Fällen auch eine Vielzahl von Punkten in einem ringförmigen Bereich gezeigt.
  • Da es, wie zuvor beschrieben, keine Regelmäßigkeit der Kristallausrichtung zwischen den Pellets (Nanokristallen) gibt, kann der nc-OS auch als Oxidhalbleiter, der zufällig ausgerichtete Nanokristalle (random aligned nanocrystals, RANC) enthält, oder als Oxidhalbleiter, der nicht ausgerichtete Nanokristalle (non-aligned nanocrystals, NANC) enthält, bezeichnet werden.
  • Der nc-OS ist ein Oxidhalbleiter, der im Vergleich zu einem amorphen Oxidhalbleiter eine hohe Regelmäßigkeit aufweist. Deshalb ist es wahrscheinlich, dass der nc-OS eine niedrigere Dichte der Defektzustände aufweist als ein amorpher Oxidhalbleiter. Es sei angemerkt, dass es keine Regelmäßigkeit der Kristallausrichtung zwischen verschiedenen Pellets in dem nc-OS gibt. Daher weist der nc-OS eine höhere Dichte der Defektzustände auf als der CAAC-OS.
  • <Amorpher Oxidhalbleiter>
  • Als nächstes wird ein amorpher Oxidhalbleiter beschrieben.
  • Bei dem amorphen Oxidhalbleiter handelt es sich um einen Oxidhalbleiter, der eine ungeordnete Atomanordnung und keinen Kristallteil aufweist. Er wird durch einen Oxidhalbleiter veranschaulicht, der sich wie Quarz in einem amorphen Zustand befindet.
  • In einem hochauflösenden TEM-Bild des amorphen Oxidhalbleiters kann kein Kristallteil festgestellt werden.
  • Wenn der amorphe Oxidhalbleiter einer Strukturanalyse durch ein Out-of-Plane-Verfahren mit einem XRD-Gerät unterzogen wird, erscheint kein Peak, der eine Kristallebene zeigt. Ein Halo-Muster wird beobachtet, wenn der amorphe Oxidhalbleiter einer Elektronenbeugung unterzogen wird. Des Weiteren wird kein Punkt beobachtet und lediglich ein Halo-Muster erscheint, wenn der amorphe Oxidhalbleiter einer Nanostrahl-Elektronenbeugung unterzogen wird.
  • Es gibt verschiedene Auffassungen von einer amorphen Struktur. Zum Beispiel wird eine Struktur, deren Atomanordnung gar keine Ordnung aufweist, als vollständig amorphe Struktur bezeichnet. Währenddessen wird eine Struktur, die eine Ordnung in einem Abstand bis zum nächsten benachbarten Atom (nearest neighbor atomic distance) oder einem Abstand bis zum zweitnächsten benachbarten Atom (second-nearest neighbor atomic distance) aufweist, jedoch keine Fernordnung aufweist, ebenfalls als amorphe Struktur bezeichnet. Daher erlaubt es die engste Definition nicht, einen Oxidhalbleiter als amorphen Oxidhalbleiter zu bezeichnen, solange auch nur eine geringfügige Ordnung in einer Atomanordnung besteht. Zumindest kann ein Oxidhalbleiter mit einer Fernordnung nicht als amorpher Oxidhalbleiter bezeichnet werden. Dementsprechend können ein CAAC-OS und ein nc-OS beispielsweise nicht als amorpher Oxidhalbleiter oder vollständig amorpher Oxidhalbleiter bezeichnet werden, da ein Kristallteil vorhanden ist.
  • <Amorphähnlicher Oxidhalbleiter>
  • Es sei angemerkt, dass ein Oxidhalbleiter eine zwischen dem nc-OS und dem amorphen Oxidhalbleiter liegende Struktur aufweisen kann. Der Oxidhalbleiter mit einer derartigen Struktur wird insbesondere als amorphähnlicher Oxidhalbleiter (amorphous-like oxide semiconductor) (a-ähnlicher OS, a-like OS) bezeichnet.
  • In einem hochauflösenden TEM-Bild des a-ähnlichen OS kann ein Hohlraum (void) beobachtet werden. Darüber hinaus existieren im hochauflösenden TEM-Bild ein Bereich, in dem ein Kristallteil eindeutig beobachtet wird, und ein Bereich, in dem kein Kristallteil beobachtet wird.
  • Der a-ähnliche OS weist eine instabile Struktur auf, da er einen Hohlraum umfasst. Um nachzuweisen, dass ein a-ähnlicher OS im Vergleich zu einem CAAC-OS und einem nc-OS eine instabile Struktur aufweist, wird nachstehend eine durch Elektronenbestrahlung verursachte Veränderung der Struktur beschrieben.
  • Ein a-ähnlicher OS (Probe A), ein nc-OS (Probe B) und ein CAAC-OS (Probe C) werden als Proben, die einer Elektronenbestrahlung unterzogen werden, vorbereitet. Jede der Proben ist ein In-Ga-Zn-Oxid.
  • Zunächst wird ein hochauflösendes Querschnitts-TEM-Bild jeder Probe erhalten. Die hochauflösenden Querschnitts-TEM-Bilder zeigen, dass alle Proben Kristallteile aufweisen.
  • Es sei angemerkt, dass auf die folgende Weise bestimmt wird, welcher Teil als Kristallteil angesehen wird. Es ist bekannt, dass eine Einheitszelle eines InGaZnO4-Kristalls eine Struktur aufweist, bei der neun Schichten, d. h. drei In-O-Schichten und sechs Ga-Zn-O-Schichten, in der c-Achsenrichtung übereinander angeordnet sind. Der Abstand zwischen den benachbarten Schichten ist gleich dem Gitterabstand auf der (009)-Ebene (auch als d-Wert (d value) bezeichnet). Der Wert berechnet sich aus einer Kristallstrukturanalyse zu 0,29 nm. Daher wird ein Abschnitt, in dem der Gitterabstand zwischen Gitter-Randzonen größer als oder gleich 0,28 nm und kleiner als oder gleich 0,30 nm ist, als Kristallteil von InGaZnO4 angesehen. Jede Gitter-Randzone entspricht der a-b-Ebene des InGaZnO4-Kristalls.
  • 41 zeigt die Veränderung der durchschnittlichen Größe von Kristallteilen (an 22 Punkten bis 45 Punkten) in jeder Probe. Es sei angemerkt, dass die Größe eines Kristallteils der Länge einer Gitter-Randzone entspricht. 41 deutet darauf hin, dass die Größe eines Kristallteils in dem a-ähnlichen OS mit der Zunahme der kumulativen Elektronendosis zunimmt. Insbesondere wachst, wie durch (1) in 41 gezeigt, ein Kristallteil, der am Anfang der TEM-Beobachtung zirka 1,2 nm misst (auch als ursprünglicher Kern (initial nucleus) bezeichnet), bis auf eine Größe von zirka 2,6 nm bei einer kumulativen Elektronendosis von 4,2 × 108 e–/nm2 an. Die Größe eines Kristallteils in dem nc-OS und dem CAAC-OS verändert sich vom Beginn der Elektronenbestrahlung bis zu einer kumulativen Elektronendosis von 4,2 × 108 e–/nm2 im Gegensatz dazu nur in geringem Maße. Insbesondere betragen, wie durch (2) und (3) in 41 gezeigt, die durchschnittlichen Kristallgrößen in einem nc-OS und einem CAAC-OS zirka 1,4 nm bzw. zirka 2,1 nm, unabhängig von der kumulativen Elektronendosis.
  • Auf diese Weise wird das Wachstum des Kristallteils in dem a-ähnlichen OS durch Elektronenbestrahlung angeregt. In dem nc-OS und dem CAAC-OS wird im Gegensatz dazu das Wachstum des Kristallteils durch Elektronenbestrahlung kaum angeregt. Deshalb weist der a-ähnliche OS im Vergleich zu dem nc-OS und dem CAAC-OS eine instabile Struktur auf.
  • Der a-ähnliche OS weist eine niedrigere Dichte auf als der nc-OS und der CAAC-OS, da er einen Hohlraum umfasst. Die Dichte des a-ähnlichen OS ist insbesondere höher als oder gleich 78,6% und niedriger als 92,3% der Dichte des einkristallinen Oxidhalbleiters, der die gleiche Zusammensetzung aufweist. Die Dichte des nc-OS und die Dichte des CAAC-OS sind jeweils höher als oder gleich 92,3% und niedriger als 100% der Dichte des einkristallinen Oxidhalbleiters, der die gleiche Zusammensetzung aufweist. Es sei angemerkt, dass es schwierig ist, einen Oxidhalbleiter mit einer Dichte, die niedriger als 78% der Dichte des einkristallinen Oxidhalbleiters ist, abzuscheiden.
  • Im Falle eines Oxidhalbleiters mit einem Atomverhältnis von In:Ga:Zn = 1:1:1 beträgt die Dichte von einkristallinem InGaZnO4 mit einer rhomboedrischen Kristallstruktur beispielsweise 6,357 g/cm3. Dementsprechend ist im Falle des Oxidhalbleiters mit einem Atomverhältnis von In:Ga:Zn = 1:1:1 die Dichte des a-ähnlichen OS höher als oder gleich 5,0 g/cm3 und niedriger als 5,9 g/cm3. Im Falle des Oxidhalbleiters mit einem Atomverhältnis von In:Ga:Zn = 1:1:1 sind beispielsweise die Dichte des nc-OS und die Dichte des CAAC-OS jeweils höher als oder gleich 5,9 g/cm3 und niedriger als 6,3 g/cm3.
  • Es sei angemerkt, dass die Möglichkeit besteht, dass ein Oxidhalbleiter mit einer gewissen Zusammensetzung nicht in einer einkristallinen Struktur existieren kann. In diesem Fall werden einkristalline Oxidhalbleiter mit unterschiedlichen Zusammensetzungen in einem angemessenen Verhältnis kombiniert, was es ermöglicht, die Dichte, die derjenigen eines einkristallinen Oxidhalbleiters mit der gewünschten Zusammensetzung entspricht, zu berechnen. Die Dichte eines einkristallinen Oxidhalbleiters mit der gewünschten Zusammensetzung kann aus einem gewichteten Durchschnitt entsprechend dem Kombinationsverhältnis der einkristallinen Oxidhalbleiter mit unterschiedlichen Zusammensetzungen berechnet werden. Es sei angemerkt, dass es bevorzugt wird, so wenig Arten von einkristallinen Oxidhalbleitern wie möglich für die Berechnung der Dichte zu verwenden.
  • Oxidhalbleiter weisen, wie vorstehend beschrieben, verschiedene Strukturen und verschiedene Eigenschaften auf. Es sei angemerkt, dass ein Oxidhalbleiter eine Mehrfachschicht, die beispielsweise zwei oder mehr Filme von einem amorphen Oxidhalbleiter, einem a-ähnlichen OS, einem mikrokristallinen Oxidhalbleiter und einem CAAC-OS umfasst, sein kann.
  • <Abscheidungsmodell>
  • Im Folgenden werden Beispiele für Abscheidungsmodelle eines CAAC-OS und eines nc-OS beschrieben.
  • 42A ist eine schematische Innenansicht einer Abscheidungskammer, in der ein CAAC-OS durch ein Sputterverfahren abgeschieden wird.
  • Ein Target 5130 ist auf einer Grundplatte (backing plate) angebracht. Eine Vielzahl von Magneten ist derart bereitgestellt, dass sie dem Target 5130 zugewandt sind, wobei die Grundplatte dazwischen liegt. Die Vielzahl von Magneten erzeugt ein Magnetfeld. Ein Sputterverfahren, bei dem die Abscheidungsrate unter Verwendung eines Magnetfeldes der Magneten erhöht wird, wird als Magnetron-Sputterverfahren bezeichnet.
  • Das Substrat 5120, wird derart platziert, dass es dem Target 5130 zugewandt ist, und der Abstand d (auch als Target-Substrat-Abstand (T-S-Abstand) bezeichnet) ist größer als oder gleich 0,01 m und kleiner als oder gleich 1 m, bevorzugt größer als oder gleich 0,02 m und kleiner als oder gleich 0,5 m. Die Abscheidungskammer ist größtenteils mit einem Abscheidungsgas (z. B. einem Sauerstoffgas, einem Argongas oder einem Gasgemisch, das 5 Vol-% oder mehr Sauerstoff enthält) gefüllt, und der Druck in der Abscheidungskammer wird auf höher als oder gleich 0,01 Pa und niedriger als oder gleich 100 Pa, bevorzugt höher als oder gleich 0,1 Pa und niedriger als oder gleich 10 Pa eingestellt. Hier beginnt ein Entladen, indem eine Spannung mit einem gewissen Wert oder höher an das Target 5130 angelegt wird, und ein Plasma wird beobachtet. Das Magnetfeld bildet einen Plasmabereich mit hoher Dichte in der Nähe des Targets 5130. In dem Plasmabereich mit hoher Dichte wird das Abscheidungsgas ionisiert, so dass ein Ion 5101 erzeugt wird. Beispiele für das Ion 5101 umfassen ein Sauerstoffkation (O+) und ein Argonkation (Ar+).
  • Hierbei weist das Target 5130 eine polykristalline Struktur auf, die eine Vielzahl von Kristallkörnern enthält und bei der eine Spaltebene in mindestens einem Kristallkorn existiert. 43A zeigt beispielhaft eine Struktur eines InGaZnO4-Kristalls, der in dem Target 5130 enthalten ist. Es sei angemerkt, dass 43A eine Struktur des Falls zeigt, in dem der InGaZnO4-Kristall aus einer Richtung, die parallel zur b-Achse ist, beobachtet wird. 43A zeigt auf, dass Sauerstoffatome in einer Ga-Zn-O-Schicht nahe an denjenigen in einer benachbarten Ga-Zn-O-Schicht positioniert sind. Die Sauerstoffatome weisen negative Ladung auf, wodurch eine Abstoßungskraft zwischen den zwei benachbarten Ga-Zn-O-Schichten erzeugt wird. Folglich weist der InGaZnO4-Kristall eine Spaltebene zwischen den zwei benachbarten Ga-Zn-O-Schichten auf.
  • Das Ion 5101, das in dem Plasmabereich mit hoher Dichte erzeugt wird, wird durch ein elektrisches Feld zur Seite des Targets 5130 hin beschleunigt und kollidiert dann mit dem Target 5130. Dabei werden ein Pellet 5100a und ein Pellet 5100b, die flache plattenförmige (pelletförmige) gesputterte Teilchen sind, von der Spaltebene abgetrennt und gesputtert. Es sei angemerkt, dass Strukturen des Pellets 5100a und des Pellets 5100b durch eine Auswirkung der Kollision des Ions 5101 verzerrt werden können.
  • Es handelt sich bei dem Pellet 5100a um ein flaches plattenförmiges (pelletförmiges) gesputtertes Teilchen mit einer dreieckigen Fläche, z. B. einer Fläche in Form eines gleichseitigen Dreiecks. Es handelt sich bei dem Pellet 5100b um ein flaches plattenförmiges (pelletförmiges) gesputtertes Teilchen mit einer sechseckigen Fläche, z. B. einer Fläche in Form eines gleichseitigen Sechsecks. Es sei angemerkt, dass ebene plattenförmige (pelletförmige) gesputterte Teilchen, wie z. B. das Pellet 5100a und das Pellet 5100b, zusammen als Pellets 5100 bezeichnet werden. Die Form einer ebenen Fläche des Pellets 5100 ist nicht auf ein Dreieck oder ein Sechseck beschränkt. Die ebene Fläche kann zum Beispiel eine Form aufweisen, die durch Kombination von zwei oder mehr Dreiecken gebildet wird. Beispielsweise kann ein Viereck (z. B. Rhombus) durch Kombination von zwei Dreiecken (z. B. gleichseitigen Dreiecken) gebildet werden.
  • Die Dicke des Pellets 5100 wird in Abhängigkeit von der Art des Abscheidungsgases und dergleichen bestimmt. Die Dicken der Pellets 5100 sind vorzugsweise einheitlich; der Grund dafür wird später beschrieben. Zudem hat das gesputterte Teilchen vorzugsweise die Form eines Pellets mit einer kleinen Dicke im Vergleich zu einer Würfelform mit einer großen Dicke. Die Dicke des Pellets 5100 ist beispielsweise größer als oder gleich 0,4 nm und kleiner als oder gleich 1 nm, bevorzugt größer als oder gleich 0,6 nm und kleiner als oder gleich 0,8 nm. Zudem ist die Breite des Pellets 5100 beispielsweise größer als oder gleich 1 nm und kleiner als oder gleich 3 nm, bevorzugt größer als oder gleich 1,2 nm und kleiner als oder gleich 2,5 nm. Das Pellet 5100 entspricht dem anfänglichen Kern bei der Beschreibung von (1) in 41. Zum Beispiel wird dann, wenn das Ion 5101 mit dem ein In-Ga-Zn-Oxid enthaltenden Target 5130 kollidiert, das Pellet 5100 abgetrennt, das drei Schichten umfasst, nämlich eine Ga-Zn-O-Schicht, eine In-O-Schicht und eine Ga-Zn-O-Schicht, wie in 43B gezeigt. Es sei angemerkt, dass 43C die Struktur des abgetrennten Pellets 5100 zeigt, das aus einer Richtung, die parallel zur c-Achse ist, beobachtet wird. Das Pellet 5100 hat eine nanometergroße Sandwich-Struktur, die zwei Ga-Zn-O-Schichten und eine In-O-Schicht umfasst.
  • Das Pellet 5100 kann eine Ladung aufnehmen, wenn es das Plasma passiert, so dass seine Seitenflächen negativ oder positiv aufgeladen werden. Bei dem Pellet 5100 kann beispielsweise ein Sauerstoffatom, das auf seiner Seitenfläche positioniert ist, negativ aufgeladen werden. Wenn die Seitenflächen mit der. gleichen Polarität aufgeladen werden, stoßen sich Ladungen gegenseitig ab, und demzufolge kann das Pellet 5100 die Form einer flachen Platte (Pellet) aufrechterhalten. In dem Fall, in dem es sich bei einem CAAC-OS um ein In-Ga-Zn-Oxid handelt, besteht eine Möglichkeit, dass ein Sauerstoffatom, das an ein Indiumatom gebunden ist, negativ aufgeladen wird. Es besteht weiterhin die Möglichkeit, dass ein Sauerstoffatom, das an ein Indiumatom, ein Galliumatom oder ein Zinkatom gebunden ist, negativ aufgeladen wird. Zudem kann das Pellet 5100 wachsen, indem es an ein Indiumatom, ein Galliumatom, ein Zinkatom, ein Sauerstoffatom oder dergleichen gebunden wird, wenn es das Plasma passiert. Ein Größenunterschied zwischen (2) und (1) in 41 entspricht dem Maß an Wachstum im Plasma. Hier wächst in dem Fall, in dem die Temperatur des Substrats 5120 bei etwa Raumtemperatur liegt, das Pellet 5100 auf dem Substrat 5120 kaum; daher wird ein nc-OS ausgebildet (siehe 42B). Ein nc-OS kann abgeschieden werden, wenn das Substrat 5120 groß ist, da die Abscheidung eines nc-OS bei Raumtemperatur durchgeführt werden kann. Es sei angemerkt, dass es effektiv ist, die Abscheidungsleistung beim Sputtern zu erhöhen, damit das Pellet 5100 im Plasma wächst. Eine hohe Abscheidungsleistung kann die Struktur des Pellets 5100 stabilisieren.
  • Wie in 42A und 42B gezeigt, fliegt das Pellet 5100 im Plasma wie ein Drachen und flattert zu dem Substrat 5120. Da die Pellets 5100 geladen sind, wird eine Abstoßung verursacht, wenn sich das Pellet 5100 einem Bereich nähert, in dem bereits ein anderes Pellet 5100 abgeschieden worden ist. Hier wird ein Magnetfeld in einer Richtung parallel zu der Oberseite des Substrats 5120 (auch als horizontales Magnetfeld bezeichnet) oberhalb des Substrats 5120 erzeugt. Ein Potentialunterschied wird zwischen dem Substrat 5120 und dem Target 5130 festgelegt, und demzufolge fließt ein Strom von dem Substrat 5120 zu dem Target 5130. Auf diese Weise wird dem Pellet 5100 auf der Oberseite des Substrats 5120 eine Kraft (Lorentzkraft) durch einen Effekt des Magnetfeldes und des Stroms verliehen. Dies lässt sich mit Flemings Linker-Hand-Regel erklären.
  • Die Masse des Pellets 5100 ist größer als diejenige eines Atoms. Um das Pellet 5100 über der Oberseite des Substrats 5120 zu bewegen, ist es deshalb wichtig, ein wenig Kraft von außen auf das Pellet 5100 auszuüben. Eine Art der Kraft kann eine Kraft sein, die durch die Wirkung eines Magnetfeldes und eines Stroms erzeugt wird. Um eine ausreichende Kraft auf das Pellet 5100 auszuüben, so dass sich das Pellet 5100 über einer Oberseite des Substrats 5120 bewegt, ist vorzugsweise ein Bereich, in dem das Magnetfeld in einer Richtung parallel zur Oberseite des Substrats 5120 10 G oder höher, bevorzugt 20 G oder höher, stärker bevorzugt 30 G oder höher, noch stärker bevorzugt 50 G oder höher beträgt, auf der Oberseite bereitgestellt. Als Alternative ist vorzugsweise ein Bereich, in dem das Magnetfeld in einer Richtung parallel zur Oberseite des Substrats 5120 1,5-mal oder mehr, bevorzugt zweimal oder mehr, stärker bevorzugt dreimal oder mehr, noch stärker bevorzugt fünfmal oder mehr so hoch ist wie das Magnetfeld in einer Richtung senkrecht zur Oberseite des Substrats 5120, auf der Oberseite bereitgestellt.
  • Nun werden die Magnete und das Substrat 5120 in Relation zueinander bewegt oder gedreht, wodurch sich die Richtung des horizontalen Magnetfeldes auf der Oberseite des Substrats 5120 kontinuierlich verändert. Das Pellet 5100 kann sich deshalb in verschiedene Richtungen auf der Oberseite des Substrats 5120 bewegen, indem es Kräfte in verschiedenen Richtungen aufnimmt.
  • Darüber hinaus ist, wie in 42A gezeigt, der Widerstand zwischen dem Pellet 5100 und dem Substrat 5120 aufgrund von Reibung oder dergleichen niedrig, wenn das Substrat 5120 erwärmt wird. Folglich gleitet das Pellet 5100 oberhalb der Oberseite des Substrats 5120. Das Gleiten des Pellets 5100 tritt in einem Zustand auf, in dem seine ebene Fläche dem Substrat 5120 zugewandt ist. Wenn das Pellet 5100 die Seitenfläche eines weiteren Pellets 5100, das bereits abgeschieden worden ist, erreicht, dann werden die Seitenflächen der Pellets 5100 verbunden. Dabei wird das Sauerstoffatom auf der Seitenfläche des Pellets 5100 freigesetzt. Mit dem abgegebenen Sauerstoffatom könnten Sauerstofffehlstellen in einem CAAC-OS gefüllt werden; daher weist der CAAC-OS eine niedrige Dichte der Defektzustände auf. Es sei angemerkt, dass die Temperatur der Oberseite des Substrats 5120 beispielsweise höher als oder gleich 100°C und niedriger als 500°C, höher als oder gleich 150°C und niedriger als 450°C oder höher als oder gleich 170°C und niedriger als 400°C ist. Daher ist es möglich, einen CAAC-OS selbst dann abzuscheiden, wenn das Substrat 5120 groß ist.
  • Außerdem wird das Pellet 5100 auf dem Substrat 5120 erwärmt, wodurch sich Atome umordnen, und die Strukturverzerrung, die durch die Kollision des Ions 5101 verursacht wird, kann verringert werden. Das Pellet 5100, dessen Strukturverzerrung verringert worden ist, ist im Wesentlichen einkristallin. Selbst wenn die Pellets 5100 erwärmt werden, nachdem sie verbunden worden sind, finden Ausdehnung und Zusammenziehung des Pellets 5100 an sich kaum statt, was darauf zurückzuführen ist, dass das Pellet 5100 im Wesentlichen einkristallin wird. Auf diese Weise kann verhindert werden, dass Defekte, wie z. B. eine Korngrenze, aufgrund einer Erweiterung eines Raums zwischen den Pellets 5100 gebildet werden, und folglich kann die Erzeugung von Spalten verhindert werden.
  • Der CAAC-OS weist keine plattenartige Struktur aus einem einkristallinen Oxidhalbleiter auf, sondern eine Anordnung mit einer Gruppe von Pellets 5100 (Nanokristallen) wie bei gestapelten Ziegeln oder Blöcken. Darüber hinaus existiert keine Korngrenze zwischen den Pellets 5100. Deshalb kann eine örtliche Belastung begrenzt oder eine Verzerrung entspannt werden, selbst wenn eine Deformierung des CAAC-OS, wie z. B. Schrumpfung, infolge einer Erwärmung während der Abscheidung, einer Erwärmung oder einer Biegung nach der Abscheidung auftritt. Deshalb ist diese Struktur für eine flexible Halbleitervorrichtung geeignet. Es sei angemerkt, dass der nc-OS eine Anordnung aufweist, bei der Pellets 5100 (Nanokristalle) willkürlich übereinander angeordnet sind.
  • Wenn das Target 5130 mit dem Ion 5101 gesputtert wird, kann neben den Pellets 5100 Zinkoxid oder dergleichen abgetrennt werden. Das Zinkoxid ist leichter als das Pellet 5100 und erreicht demnach die Oberseite des Substrats 5120 eher als das Pellet 5100. Das Zinkoxid bildet folglich eine Zinkoxidschicht 5102 mit einer Dicke von größer als oder gleich 0,1 nm und kleiner als oder gleich 10 nm, größer als oder gleich 0,2 nm und kleiner als oder gleich 5 nm oder größer als oder gleich 0,5 nm und kleiner als oder gleich 2 nm. 44A bis 44D sind schematische Querschnittsansichten.
  • Wie in 44A dargestellt, werden ein Pellet 5105a und ein Pellet 5105b über der Zinkoxidschicht 5102 abgeschieden. Hier sind Seitenflächen des Pellets 5105a und des Pellets 5105b in Kontakt miteinander. Zudem wird ein Pellet 5105c über dem Pellet 5105b abgeschieden, und dann gleitet es über dem Pellet 5105b. Des Weiteren wird eine Vielzahl von Teilchen 5103, die zusammen mit dem Zinkoxid von dem Target abgetrennt werden, durch die Hitze von dem Substrat 5120 kristallisiert, wodurch ein Bereich 5105a1 auf einer anderen Seitenfläche des Pellets 5105a gebildet wird. Es sei angemerkt, dass die Vielzahl von Teilchen 5103 Sauerstoff, Zink, Indium, Gallium oder dergleichen enthalten kann.
  • Wie in 44B dargestellt, wächst der Bereich 5105a1 dann zu einem Teil des Pellets 5105a, wodurch ein Pellet 5105a2 gebildet wird. Eine Seitenfläche des Pellets 5105c ist zudem in Kontakt mit einer anderen Seitenfläche des Pellets 5105b.
  • Als Nächstes wird, wie in 44C dargestellt, ein Pellet 5105d über dem Pellet 5105a2 und dem Pellet 5105b abgeschieden, und dann gleitet es über dem Pellet 5105a2 und dem Pellet 5105b. Darüber hinaus gleitet ein Pellet 5105e zu einer anderen Seitenfläche des Pellets 5105c über der Zinkoxidschicht 5102.
  • Wie in 44D dargestellt, wird das Pellet 5105d dann derart platziert, dass eine Seitenfläche des Pellets 5105d in Kontakt mit einer Seitenfläche des Pellets 5105a2 ist. Eine Seitenfläche des Pellets 5105e ist außerdem in Kontakt mit einer anderen Seitenfläche des Pellets 5105c. Eine Vielzahl von Teilchen 5103, die zusammen mit dem Zinkoxid von dem Target 5130 abgetrennt werden, wird durch die Hitze von dem Substrat 5120 kristallisiert, wodurch ein Bereich 5105d1 auf einer anderen Seitenfläche des Pellets 5105d gebildet wird.
  • Wie vorstehend beschrieben, werden abgeschiedene Pellets in Kontakt miteinander platziert, und dann setzt ein Wachstum auf Seitenflächen der Pellets ein, wodurch ein CAAC-OS über dem Substrat 5120 ausgebildet wird. Jedes Pellet des CAAC-OS ist deshalb größer als dasjenige des nc-OS. Ein Größenunterschied zwischen (3) und (2) in 41 entspricht dem Maß an Wachstum nach der Abscheidung.
  • Wenn Abstände zwischen Pellets sehr klein sind, können die Pellets ein großes Pellet bilden. Das große Pellet hat eine einkristalline Struktur. Die Größe des Pellets kann beispielsweise größer als oder gleich 10 nm und kleiner als oder gleich 200 nm, größer als oder gleich 15 nm und kleiner als oder gleich 100 nm oder größer als oder gleich 20 nm und kleiner als oder gleich 50 nm sein, wenn dieses von oben betrachtet wird. In diesem Fall könnte bei einem Oxidhalbleiter, der für einen sehr kleinen Transistor verwendet wird, ein Kanalbildungsbereich in das große Pellet hinein passen. Das heißt, dass der Bereich mit einer einkristallinen Struktur als Kanalbildungsbereich verwendet werden kann. Überdies kann dann, wenn die Größe des Pellets erhöht wird, der Bereich mit einer einkristallinen Struktur als Kanalbildungsbereich, Source-Bereich und Drain-Bereich des Transistors verwendet werden.
  • Wenn der Kanalbildungsbereich oder dergleichen des Transistors auf diese Weise in einem Bereich mit einer einkristallinen Struktur gebildet wird, können die Frequenzeigenschaften des Transistors in einigen Fällen erhöht werden.
  • Wie bei einem derartigen Modell gezeigt, wird davon ausgegangen, dass die Pellets 5100 auf dem Substrat 5120 abgeschieden werden. Daher kann ein CAAC-OS abgeschieden werden, selbst wenn eine Ausbildungsoberfläche keine Kristallstruktur aufweist; deshalb unterscheidet sich in diesem Fall ein Wachstumsmechanismus von dem epitaktischen Wachstum. Zudem ist keine Laserkristallisation zum Ausbilden eines CAAC-OS nötig, und ein einheitlicher Film kann selbst über einem großen Glassubstrat oder dergleichen ausgebildet werden. Zum Beispiel kann ein CAAC-OS ausgebildet werden, selbst wenn die Oberseite (Ausbildungsoberfläche) des Substrats 5120 eine amorphe Struktur hat (z. B. selbst wenn die Oberseite aus amorphem Siliziumoxid ausgebildet ist).
  • Zusätzlich ist festgestellt worden, dass sich beim Ausbilden des CAAC-OS die Pellets 5100 entsprechend der Form der Oberseite des Substrats 5120, die die Ausbildungsoberfläche ist, anordnen, selbst wenn die Ausbildungsoberfläche eine Unebenheit aufweist. In dem Fall, in dem die Oberseite des Substrats 5120 auf atomarer Ebene flach ist, sind die Pellets 5100 beispielsweise derart angeordnet, dass sich flache Ebenen, die parallel zur a-b-Ebene sind, nach unten richten. In dem Fall, in dem die Dicken der Pellets 5100 gleichmäßig sind, wird eine Schicht mit einer gleichmäßigen Dicke, Planheit und hoher Kristallinität ausgebildet. Durch das Übereinanderanordnen von n Schichten (n ist eine natürliche Zahl) kann der CAAC-OS erhalten werden.
  • In dem Fall, in dem die Oberseite des Substrats 5120 eine Unebenheit aufweist, wird ein CAAC-OS ausgebildet, in dem n Schichten (n ist eine natürliche Zahl) übereinander angeordnet sind, in denen die Pellets 5100 jeweils entlang der Unebenheit angeordnet sind. Da das Substrat 5120 eine Unebenheit aufweist, wird eine Lücke in einigen Fällen leicht zwischen den Pellets 5100 in dem CAAC-OS gebildet. Es sei angemerkt, dass selbst in einem derartigen Fall die Pellets 5100 auf Grund von intermolekularer Kraft derart angeordnet werden, dass eine Lücke zwischen den Pellets selbst auf der unebenen Oberfläche so klein wie möglich ist. Deshalb kann ein CAAC-OS mit hoher Kristallinität erhalten werden, selbst wenn die Ausbildungsoberfläche eine Unebenheit aufweist.
  • Da ein CAAC-OS entsprechend einem derartigen Modell abgeschieden wird, weist das gesputterte Teilchen vorzugsweise die Form eines Pellets mit einer kleinen Dicke auf. Es sei angemerkt, dass dann, wenn die gesputterten Teilchen eine Würfelform mit einer großen Dicke haben, Ebenen, die dem Substrat 5120 zugewandt sind, variieren; daher können die Dicken und Ausrichtungen der Kristalle in einigen Fällen nicht gleichmäßig sein.
  • Dem oben beschriebenen Abscheidungsmodell entsprechend kann ein CAAC-OS mit hoher Kristallinität auch auf einer Ausbildungsoberfläche mit einer amorphen Struktur ausgebildet werden.
  • <Spaltebene>
  • Eine Spaltebene, die bei dem Abscheidungsmodell des CAAC-OS erwähnt worden ist, wird im Folgenden beschrieben.
  • Zuerst wird eine Spaltebene des Targets anhand von 45A und 45B beschrieben. 45A und 45B zeigen die Kristallstruktur von InGaZnO4. Es sei angemerkt, dass 45A die Struktur des Falls zeigt, in dem ein InGaZnO4-Kristall aus einer Richtung parallel zur b-Achse betrachtet wird, wobei die c-Achse nach oben gerichtet ist. Des Weiteren zeigt 45B die Struktur des Falls, in dem der InGaZnO4-Kristall aus einer Richtung parallel zur c-Achse betrachtet wird.
  • Die Energie, die für eine Spaltung an jeder Kristallebene des InGaZnO4-Kristalls erforderlich ist, wird durch die Ab-initio-Rechnung berechnet. Es sei angemerkt, dass ein „Pseudopotential” und ein Dichtefunktionaltheorie-Programm (CASTEP), das ebene Wellen als Basis nutzt, für die Berechnung verwendet werden. Ein ultraweiches Pseudopotential wird als Pseudopotential verwendet. Ferner wird GGA/PBE als Funktional verwendet. Die Cut-off-Energie beträgt 400 eV.
  • Die Energie einer Struktur in einem Anfangszustand wird erhalten, nachdem eine Strukturoptimierung, einschließlich derjenigen einer Zellengröße, durchgeführt worden ist. Außerdem wird die Energie einer Struktur nach der Spaltung an jeder Ebene erhalten, nachdem eine Strukturoptimierung der Atomanordnung in einem Zustand durchgeführt worden ist, in dem die Zellengröße fest ist.
  • Auf Basis der Struktur des InGaZnO4-Kristalls in 45A und 45B wird eine Struktur gebildet, die entweder bei einer ersten Ebene, einer zweiten Ebene, einer dritten Ebene oder einer vierten Ebene gespaltet wird, und einer Strukturoptimierungsberechnung unterzogen, bei der die Zellengröße fest ist. Hier ist die erste Ebene eine Kristallebene zwischen einer Ga-Zn-O-Schicht und einer In-O-Schicht sowie parallel zu der (001)-Ebene (oder der a-b-Ebene) (siehe 45A). Die zweite Ebene ist eine Kristallebene zwischen einer Ga-Zn-O-Schicht und einer Ga-Zn-O-Schicht sowie parallel zu der (001)-Ebene (oder der a-b-Ebene) (siehe 45A). Die dritte Ebene ist eine Kristallebene parallel zu der (110)-Ebene (siehe 45B). Die vierte Ebene ist eine Kristallebene parallel zu der (100)-Ebene (oder der b-c-Ebene) (siehe 45B).
  • Unter den vorstehenden Bedingungen wird die Energie der Struktur nach der Spaltung bei jeder Ebene berechnet. Als Nächstes wird die Differenz zwischen der Energie der Struktur nach der Spaltung und der Energie der Struktur im Anfangszustand durch die Fläche der Spaltebene geteilt; somit wird eine Spaltungsenergie berechnet, die als Maßstab für die Leichtigkeit der Spaltung an jeder Ebene dient. Es sei angemerkt, dass die Energie einer Struktur auf Grundlage von Atomen und Elektronen berechnet wird, die in der Struktur enthalten sind. Das heißt, dass die kinetische Energie der Elektronen und Wechselwirkungen zwischen Atomen, zwischen dem Atom und dem Elektron und zwischen den Elektronen bei der Berechnung berücksichtigt werden.
  • Berechnungsergebnisse: Die Spaltungsenergie der ersten Ebene betrug 2,60 J/m2, diejenige der zweiten Ebene betrug 0,68 J/m2, diejenige der dritten Ebene betrug 2,18 J/m2 und diejenige der vierten Ebene betrug 2,12 J/m2 (siehe Tabelle 1). [Tabelle 1]
    Spaltungsenergie [J/m2]
    erste Ebene 2,60
    zweite Ebene 0,68
    dritte Ebene 2,18
    vierte Ebene 2,12
  • Gemäß den Berechnungen ist bei der Struktur des InGaZnO4-Kristalls in 45A und 45B die Spaltungsenergie der zweiten Ebene die niedrigste. Mit anderen Worten: Eine Ebene wird zwischen einer Ga-Zn-O-Schicht und einer Ga-Zn-O-Schicht am leichtesten gespaltet (Spaltebene). Daher bezeichnet die Spaltebene in dieser Beschreibung die zweite Ebene, die eine Ebene ist, bei der die Spaltung am leichtesten stattfindet.
  • Da die Spaltebene die zweite Ebene zwischen der Ga-Zn-O-Schicht und der Ga-Zn-O-Schicht ist, können die InGaZnO4-Kristalle in 45A bei einer Ebene getrennt werden, die zwei zweiten Ebenen entspricht. Deshalb wird davon ausgegangen, dass in dem Fall, in dem ein Ion oder dergleichen mit einem Target kollidiert, eine waferartige Einheit (wir nennen diese Pellet), die bei einer Ebene mit der niedrigsten Spaltungsenergie gespaltet wird, als kleinste Einheit abgesprengt wird. In diesem Fall umfasst ein Pellet von InGaZnO4 drei Schichten: eine Ga-Zn-O-Schicht, eine In-O-Schicht und eine Ga-Zn-O-Schicht.
  • Die Spaltungsenergien der dritten Ebene (Kristallebene parallel zu der (110)-Ebene) und der vierten Ebene (Kristallebene parallel zu der (100)-Ebene (oder der b-c-Ebene)) sind niedriger als diejenige der ersten Ebene (Kristallebene zwischen der Ga-Zn-O-Schicht und der In-O-Schicht und Kristallebene parallel zu der (001)-Ebene (oder der a-b-Ebene)), was darauf hindeutet, dass die meisten flachen Ebenen der Pellets dreieckige Formen oder sechseckige Formen aufweisen.
  • Als Nächstes wird durch eine klassische Molekulardynamikberechnung in der Annahme eines InGaZnO4-Kristalls mit einer homologen Struktur als Target eine Spaltebene in dem Fall untersucht, in dem das Target unter Verwendung von Argon (Ar) oder Sauerstoff (O) gesputtert wird. 46A zeigt eine Querschnittsstruktur eines InGaZnO4-Kristalls (2688 Atome), der für die Berechnung verwendet wird, und 46B zeigt dessen obere Struktur. Es sei angemerkt, dass eine feste Schicht in 46A verhindert, dass sich die Positionen der Atome verschieben. Eine Temperatursteuerschicht in 46A ist eine Schicht, deren Temperatur konstant auf eine feste Temperatur (300 K) eingestellt ist.
  • Für die klassische Molekulardynamikberechnung wird Materials Explorer 5.0, hergestellt von Fujitsu Limited, verwendet. Es sei angemerkt, dass die Anfangstemperatur, die Zellengröße, die Zeitschrittweite und die Anzahl der Schritte jeweils auf 300 K, eine bestimmte Größe, 0,01 fs bzw. zehn Millionen eingestellt werden. Bei der Berechnung wird ein Atom, an das eine Energie von 300 eV angelegt wird, dazu gebracht, in eine Zelle in einer Richtung senkrecht zur a-b-Ebene des InGaZnO4-Kristalls unter diesen Bedingungen einzutreten.
  • 47A zeigt die Atomordnung nach 99,9 Pikosekunden, die vergangen sind, seitdem Argon in 46A und 46B in die Zelle, die den InGaZnO4-Kristall enthält, eingetreten ist. 47B zeigt eine Atomordnung nach 99,9 Pikosekunden, die vergangen sind, seitdem Sauerstoff in die Zelle eingetreten ist. Es sei angemerkt, dass in 47A und 47B ein Teil der festen Schicht in 46A weggelassen wurde.
  • Gemäß 47A wird in einer Periode von dem Eintritt von Argon in die Zelle bis zu dem Zeitpunkt, zu dem 99,9 Pikosekunden vorüber sind, ein Riss von der Spaltebene gebildet, die der zweiten Ebene in 45A entspricht. Daher wird in dem Fall, in dem Argon mit dem InGaZnO4-Kristall kollidiert und die oberste Oberfläche die zweite Ebene (die nullte) ist, festgestellt, dass ein großer Riss in der zweiten Ebene (der zweiten) gebildet wird.
  • Andererseits wird anhand 47B festgestellt, dass in einer Periode von dem Eintritt von Sauerstoff in die Zelle bis zu dem Zeitpunkt, zu dem 99,9 Pikosekunden vorüber sind, ein Riss von der Spaltebene gebildet wird, die der zweiten Ebene in 45A entspricht. Es sei angemerkt, dass herausgefunden wurde, dass in dem Fall, in dem Sauerstoff mit der Zelle kollidiert, ein großer Riss in der zweiten Ebene (der ersten) des InGaZnO4-Kristalls gebildet wird.
  • Folglich wurde festgestellt, dass ein Atom (Ion) mit einem Target, das einen InGaZnO4-Kristall mit einer homologen Struktur enthält, von der oberen Oberfläche des Targets kollidiert, der InGaZnO4-Kristall entlang der zweiten Ebene gespaltet wird, und ein flaches plattenförmiges gesputtertes Teilchen (Pellet) abgetrennt wird. Es hat sich auch herausgestellt, dass das Pellet, das beim Kollidieren von Sauerstoff mit der Zelle gebildet wird, kleiner ist als dasjenige, das beim Kollidieren von Argon mit der Zelle gebildet wird.
  • Die vorstehende Berechnung deutet darauf hin, dass das abgetrennte Pellet einen beschädigten Bereich umfasst. In einigen Fällen kann der beschädigte Bereich im Pellet derart repariert werden, dass ein Defekt, der durch eine Beschädigung verursacht worden ist, mit Sauerstoff reagiert.
  • Nun wird ein Größenunterschied des Pellets in Abhängigkeit von kollidierenden Atomen untersucht.
  • 48A zeigt die Flugbahnen der Atome von 0 Pikosekunde bis 0,3 Pikosekunden nach dem Eintritt von Argon in die Zelle, die den InGaZnO4-Kristall enthält, in 46A und 46B. Folglich entspricht 48A einer Periode von 46A und 46B bis zu 47A.
  • Gemäß 48A kollidiert dann, wenn Argon mit Gallium (Ga) der ersten Schicht (Ga-Zn-O-Schicht) kollidiert, Gallium mit Zink (Zn) der dritten Schicht (Ga-Zn-O-Schicht) und dann erreicht Zink die Umgebung der sechsten Schicht (Ga-Zn-O-Schicht). Es sei angemerkt, dass Argon, das mit Gallium kollidiert, nach außen gesputtert wird. Folglich wird davon ausgegangen, dass in dem Fall, in dem Argon mit dem Target kollidiert, das den InGaZnO4-Kristall enthält, ein Riss in der zweiten Ebene (der zweiten) in 46A gebildet wird.
  • 48B zeigt die Flugbahnen der Atome von 0 Pikosekunde bis 0,3 Pikosekunden nach dem Eintritt von Sauerstoff in die Zelle, die den InGaZnO4-Kristall enthält, in 46A und 46B. Folglich entspricht 48A einer Periode von 46A und 46B bis zu 47A.
  • Andererseits kollidiert gemäß 48B dann, wenn Sauerstoff mit Gallium (Ga) der ersten Schicht (Ga-Zn-O-Schicht) kollidiert, Gallium mit Zink (Zn) der dritten Schicht (Ga-Zn-O-Schicht) und dann erreicht Zink nicht die fünfte Schicht (In-O-Schicht). Es sei angemerkt, dass der Sauerstoff, der mit dem Gallium kollidiert, nach außen gesputtert wird. Folglich wird davon ausgegangen, dass in dem Fall, in dem Sauerstoff mit dem Target kollidiert, das den InGaZnO4-Kristall enthält, ein Riss in der zweiten Ebene (der ersten) in 46A gebildet wird.
  • Diese Berechnung zeigt auch, dass der InGaZnO4-Kristall, mit dem ein Atom (Ion) kollidiert, von der Spaltebene abgetrennt wird.
  • Zudem wird ein Tiefenunterschied eines Risses hinsichtlich der Erhaltungssätze untersucht. Der Energieerhaltungssatz und der Impulserhaltungssatz können durch Formel (1) und Formel (2) dargestellt werden. Hier stellt E Energie von Argon oder Sauerstoff vor der Kollision (300 eV) dar, mA stellt die Masse von Argon oder Sauerstoff dar, vA stellt die Geschwindigkeit von Argon oder Sauerstoff vor der Kollision dar, v'A stellt die Geschwindigkeit von Argon oder Sauerstoff nach der Kollision dar, mGa stellt Masse von Gallium dar, vGa stellt die Geschwindigkeit von Gallium vor der Kollision dar, und v'Ga stellt die Geschwindigkeit von Gallium nach der Kollision dar. E = 1 / 2mAvA 2 – 1 / 2mAvGa 2 (1) mAvA + mGavGa = m'Av'A + m'Gav'Ga (2)
  • In der Annahme, dass die Kollision von Argon oder Sauerstoff eine elastische Kollision ist, kann die Beziehung zwischen vA, v'A, vGa und v'Ga durch Formel (3) dargestellt werden. v'A – v'Ga = –(vA – vGa) (3)
  • Gemäß den Formeln (1), (2) und (3) kann in der Annahme, dass vGa 0 ist, die Geschwindigkeit von Gallium v'Ga nach der Kollision von Argon oder Sauerstoff durch Formel (4) dargestellt werden.
    Figure DE112014005438T5_0002
  • In Formel (4) wird mA durch die Masse von Argon oder Sauerstoff ersetzt, und die Geschwindigkeiten nach der Kollision der Atome werden verglichen. Es ist festgestellt worden, dass in dem Fall, in dem Argon und Sauerstoff vor der Kollision die gleiche Energie aufweisen, die Geschwindigkeit von Gallium in dem Fall, in dem Argon mit Gallium kollidiert, 1,24-fach so hoch war wie diejenige in dem Fall, in dem Sauerstoff mit Gallium kollidiert. Daher ist die Energie des Galliums in dem Fall, in dem Argon mit Gallium kollidiert, um das Quadrat der Geschwindigkeit höher als diejenige in dem Fall, in dem Sauerstoff mit Gallium kollidiert.
  • Es wird festgestellt, dass die Geschwindigkeit (Energie) von Gallium nach der Kollision in dem Fall, in dem Argon mit Gallium kollidiert, höher ist als diejenige in dem Fall, in dem Sauerstoff mit Gallium kollidiert. Folglich wird davon ausgegangen, dass in dem Fall, in dem Argon mit Gallium kollidiert, ein Riss in einer tieferen Position gebildet wird als in dem Fall, in dem Sauerstoff mit Gallium kollidiert.
  • Die vorstehende Berechnung zeigt, dass dann, wenn ein Sputtern unter Verwendung eines Targets durchgeführt wird, das den InGaZnO4-Kristall mit einer homologen Struktur enthält, eine Abtrennung von der Spaltebene stattfindet, wodurch ein Pellet gebildet wird. Andererseits wird selbst dann, wenn ein Sputtern an einem Bereich mit einer anderen Struktur eines Targets ohne Spaltebene durchgeführt wird, kein Pellet gebildet, und ein gesputtertes Teilchen mit einer Größe auf atomarer Ebene wird gebildet, das winziger ist als ein Pellet. Da das gesputterte Teilchen kleiner ist als das Pellet, wird davon ausgegangen, dass das gesputterte Teilchen durch eine Vakuumpumpe entfernt wird, die mit einer Sputtereinrichtung verbunden ist. Daher gilt ein Modell, in dem Teilchen mit verschiedenen Größen und Formen zu einem Substrat fliegen und abgeschieden werden, kaum für den Fall, in dem ein Sputtern unter Verwendung eines Targets durchgeführt wird, das den InGaZnO4-Kristall mit einer homologen Struktur enthält. Das Modell in 43A, in dem gesputterte Pellets abgeschieden werden, um einen CAAC-OS zu bilden, ist ein sinnvolles Modell.
  • Der CAAC-OS, der auf diese Weise abgeschieden wird, hat eine Dichte, die im Wesentlichen derjenigen eines einkristallinen OS entspricht. Beispielsweise beträgt die Dichte des einkristallinen OS mit einer homologen Struktur von InGaZnO4 6,36 g/cm3, und die Dichte des CAAC-OS mit dem im Wesentlichen gleichen Atomverhältnis beträgt ungefähr 6,3 g/cm3.
  • 49A und 49B zeigen eine Atomordnung von Querschnitten eines In-Ga-Zn-Oxids (siehe 49A), das ein durch Sputtern abgeschiedener CAAC-OS ist, und dessen Targets (siehe 49B). Zur Beobachtung der Atomanordnung wird eine HAADF Raster-Transmissionselektronenmikroskopie (high-angle annular dark field scanning transmission electron microscopy, HAADF-STEM) verwendet. Im Falle der Beobachtung durch HAADF-STEM ist die Intensität eines Bildes jedes Atoms proportional zu dem Quadrat von dessen Atomzahl. Deshalb werden Zn (Atomzahl: 30) und Ga (Atomzahl: 31), deren Atomzahlen nahe beieinander liegen, kaum voneinander unterschieden. Ein Hitachi-Rastertransmissionselektronenmikroskop, HD-2700, wird für die HAADF-STEM verwendet.
  • Wenn 49A und 49B verglichen werden, wird festgestellt, dass der CAAC-OS und das Target jeweils eine homologe Struktur aufweisen und dass die Atomordnung im CAAC-OS derjenigen in dem Target entspricht. Daher wird, wie in dem Abscheidungsmodell in 43A dargestellt, die Kristallstruktur des Targets übertragen, wodurch ein CAAC-OS abgeschieden wird.
  • <Oxidhalbleiterfilm und Oxidleiterfilm>
  • Die Temperaturabhängigkeit des spezifischen Widerstands eines Films, der mit einem Oxidhalbleiter (im Folgenden als Oxidhalbleiterfilm (OS) bezeichnet) ausgebildet wird, und diejenige eines Films, der mit einem Oxidleiter (im Folgenden als Oxidleiterfilm (OC) bezeichnet) ausgebildet wird, wie z. B. den Oxidhalbleiterfilmen 19b und 155b, die Leitfähigkeit aufweisen, wird anhand von 50 beschrieben. In 50 stellt die horizontale Achse die Messtemperatur dar und die vertikale Achse stellt den spezifischen Widerstand dar. Die Messergebnisse des Oxidhalbleiterfilms (OS) sind als Kreise eingezeichnet, und die Messergebnisse des Oxidleiterfilms (OC) sind als Quadrate eingezeichnet.
  • Es sei angemerkt, dass eine Probe, die den Oxidhalbleiterfilm (OS) umfasst, vorbereitet worden ist, indem ein 35 nm dicker In-Ga-Zn-Oxidfilm durch ein Sputterverfahren unter Verwendung eines Sputtertargets mit einem Atomverhältnis In:Ga:Zn = 1:1:1,2 über einem Glassubstrat ausgebildet wurde, ein 20 nm dicker In-Ga-Zn-Oxidfilm durch ein Sputterverfahren unter Verwendung eines Sputtertargets mit einem Atomverhältnis In:Ga:Zn = 1:4:5 über dem 35 nm dicken In-Ga-Zn-Oxidfilm ausgebildet wurde, eine Wärmebehandlung in einer 450°C-Stickstoffatmosphäre durchgeführt wurde und dann eine Wärmebehandlung in einer 450°C-Atmosphäre eines Gasgemisches aus Stickstoff und Sauerstoff durchgeführt wurde und ein Siliziumoxynitridfilm durch ein Plasma-CVD-Verfahren über den Oxidfilmen ausgebildet wurde.
  • Eine Probe, die den Oxidleiterfilm (OC) umfasst, wird vorbereitet, indem ein 100 nm dicker In-Ga-Zn-Oxidfilm durch ein Sputterverfahren unter Verwendung eines Sputtertargets mit einem Atomverhältnis In:Ga:Zn = 1:1:1 über einem Glassubstrat ausgebildet wird, eine Wärmebehandlung in einer 450°C-Stickstoffatmosphäre durchgeführt wird und dann eine Wärmebehandlung in einer 450°C-Atmosphäre eines Gasgemisches aus Stickstoff und Sauerstoff durchgeführt wird und ein Siliziumnitridfilm durch ein Plasma-CVD-Verfahren über dem Oxidfilm ausgebildet wird.
  • Wie in 50 ersichtlich, ist die Temperaturabhängigkeit des spezifischen Widerstands des Oxidleiterfilms (OC) niedriger als die Temperaturabhängigkeit des spezifischen Widerstands des Oxidhalbleiterfilms (OS). Der Schwankungsbereich des spezifischen Widerstands des Oxidleiterfilms (OC) bei Temperaturen von 80 K bis 290 K reicht typischerweise von mehr als –20% bis zu weniger als +20%. Alternativ ist der Schwankungsbereich des spezifischen Widerstands bei Temperaturen von 150 K bis 250 K mehr als –10% bis zu weniger als +10%. Mit anderen Worten: Der Oxidleiter ist ein entarteter Halbleiter, und es wird empfohlen, dass die Leitungsbandkante mit dem Fermi-Niveau übereinstimmt oder im Wesentlichen übereinstimmt. Deshalb kann der Oxidleiterfilm (OC) für einen Widerstand, eine Elektrode eines Widerstands, eine Pixel-Elektrode, eine gemeinsame Elektrode, eine Leitung oder dergleichen verwendet werden.
  • Es sei angemerkt, dass die Strukturen, Verfahren und dergleichen, die bei dieser Ausführungsform beschrieben worden sind, in angemessener Weise in Kombination mit beliebigen der Strukturen, Verfahren und dergleichen, die bei den anderen Ausführungsformen beschrieben werden, verwendet werden können.
  • (Ausführungsform 10)
  • Bei dieser Ausführungsform werden Strukturbeispiele für elektronische Geräte, bei denen jeweils eine Anzeigevorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird, beschrieben. Bei dieser Ausführungsform wird zusätzlich ein Anzeigemodul, bei dem eine Anzeigevorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird, anhand von 51 beschrieben.
  • Bei einem Anzeigemodul 8000 in 51 sind ein Touchscreen 8004, der mit einer FPC 8003 verbunden ist, ein Anzeigefeld 8006, das mit einer FPC 8005 verbunden ist, eine Hintergrundbeleuchtungseinheit 8007, ein Rahmen 8009, eine gedruckte Leiterplatte 8010 und eine Batterie 8011 zwischen einer oberen Abdeckung 8001 und einer unteren Abdeckung 8002 bereitgestellt. Es sei angemerkt, dass in einigen Fällen die Hintergrundbeleuchtungseinheit 8007, die Batterie 8011, der Touchscreen 8004 und dergleichen nicht bereitgestellt sind.
  • Die Anzeigevorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann beispielsweise für das Anzeigefeld 8006 verwendet werden.
  • Die Formen und Größen der oberen Abdeckung 8001 und der unteren Abdeckung 8002 können jeweils entsprechend den Größen des Touchscreens 8004 und des Anzeigefeldes 8006 geändert werden.
  • Der Touchscreen 8004 kann ein resistiver Touchscreen oder ein kapazitiver Touchscreen sein und kann derart ausgebildet werden, dass er sich mit dem Anzeigefeld 8006 überlappt. Ein Gegensubstrat (Abdichtungssubstrat) des Anzeigefeldes 8006 kann eine Touchscreen-Funktion aufweisen. Ein Photosensor kann in jedem Pixel des Anzeigefeldes 8006 bereitgestellt sein, so dass ein optischer Touchscreen erhalten wird. Eine Elektrode für einen Berührungssensor kann in jedem Pixel des Anzeigefeldes 8006 bereitgestellt sein, so dass ein kapazitiver Touchscreen erhalten wird.
  • Die Hintergrundbeleuchtungseinheit 8007 umfasst eine Lichtquelle 8008. Die Lichtquelle 8008 kann an einem Endabschnitt der Hintergrundbeleuchtungseinheit 8007 bereitgestellt sein, und eine Lichtstreuscheibe kann verwendet werden.
  • Der Rahmen 8009 schützt das Anzeigefeld 8006 und dient ebenfalls als elektromagnetische Abschirmung zum Blockieren von elektromagnetischen Wellen, die durch den Betrieb der gedruckten Leiterplatte 8010 erzeugt werden. Der Rahmen 8009 kann auch als Abstrahlplatte dienen.
  • Die gedruckte Leiterplatte 8010 ist mit einer Stromversorgungsschaltung und einer Signalverarbeitungsschaltung zum Ausgeben eines Videosignals und eines Taktsignals bereitgestellt. Als Stromquelle zum Zuführen von Strom an die Stromversorgungsschaltung kann eine externe gewerbliche Stromquelle oder eine Stromquelle, bei der die separat bereitgestellte Batterie 8011 verwendet wird, verwendet werden. Die Batterie 8011 kann im Falle der Verwendung einer kommerziellen Stromquelle weggelassen werden.
  • Das Anzeigemodul 8000 kann zusätzlich mit einem Bauelement, wie z. B. einer polarisierenden Platte, einer Retardationsplatte oder einer Prismenfolie, bereitgestellt sein.
  • 52A bis 52E sind jeweils eine Außenansicht eines elektronischen Geräts, das eine Anzeigevorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst.
  • Beispiele für elektronische Geräte sind ein Fernsehgerät (auch als Fernseher oder Fernsehempfänger bezeichnet), ein Monitor eines Computers oder dergleichen, eine Kamera, wie z. B. eine Digitalkamera oder eine digitale Videokamera, ein digitaler Fotorahmen, ein Mobiltelefon (auch als Handy oder Mobiltelefongerät bezeichnet), eine tragbare Spielkonsole, ein tragbares Informationsendgerät, ein Audiowiedergabegerät, ein großer Spielautomat, wie z. B. ein Pachinko-Automat, und dergleichen.
  • 52A stellt ein tragbares Informationsendgerät dar, das einen Hauptkörper 1001, ein Gehäuse 1002, Anzeigeabschnitte 1003a und 1003b und dergleichen umfasst. Der Anzeigeabschnitt 1003b ist ein Touchscreen. Durch Berühren eines Tastaturknopfes 1004, der auf dem Anzeigeabschnitt 1003b angezeigt wird, kann ein Bildschirm bedient und Text eingegeben werden. Selbstverständlich kann auch der Anzeigeabschnitt 1003a ein Touchscreen sein. Eine Flüssigkristallanzeige oder eine organische Licht emittierende Anzeige wird unter Verwendung eines der bei den vorstehenden Ausführungsformen beschriebenen Transistoren als Schaltelement hergestellt und in dem Anzeigeabschnitt 1003a oder 1003b verwendet, wodurch ein hochzuverlässiges tragbares Informationsendgerät bereitgestellt werden kann.
  • Das tragbare Informationsendgerät, das in 52A dargestellt wird, kann eine Funktion zum Anzeigen verschiedener Informationen (z. B. eines Standbildes, eines Bewegtbildes und eines Textbildes), eine Funktion zum Anzeigen eines Kalenders, eines Datums, der Zeit oder dergleichen auf dem Anzeigeabschnitt, eine Funktion zum Bedienen oder Bearbeiten von Informationen, die auf dem Anzeigeabschnitt angezeigt werden, eine Funktion zum Steuern der Verarbeitung mittels verschiedener Arten von Software (Programmen) und dergleichen aufweisen. Ferner kann ein externer Verbindungsanschluss (ein Kopfhöreranschluss, ein USB-Anschluss oder dergleichen) ein Aufzeichnungsmedium-Einführungsabschnitt oder dergleichen an der Rückfläche oder der Seitenfläche des Gehäuses bereitgestellt sein.
  • Das in 52A dargestellte tragbare Informationsendgerät kann Daten drahtlos senden und empfangen. Über drahtlose Kommunikation können gewünschte Buch-Daten oder dergleichen erworben und von einem E-Book-Server heruntergeladen werden.
  • 52B stellt ein tragbares Musikabspielgerät dar, das in einem Hauptkörper 1021 einen Anzeigeabschnitt 1023, einen Befestigungsabschnitt 1022, mit dem das tragbare Musikabspielgerät am Ohr getragen werden kann, einen Lautsprecher, einen Bedienungsknopf 1024, einen externen Speicherslot 1025 und dergleichen umfasst. Eine Flüssigkristallanzeige oder eine organische Licht emittierende Anzeige wird unter Verwendung eines der bei den vorstehenden Ausführungsformen beschriebenen Transistoren als Schaltelement hergestellt und in dem Anzeigeabschnitt 1023 verwendet, wodurch ein hochzuverlässiges tragbares Musikabspielgerät bereitgestellt werden kann.
  • Wenn das tragbare Musikabspielgerät, das in 52B dargestellt wird, ferner eine Antenne, ein Mikrofon- oder eine drahtlose Kommunikationsfunktion aufweist und gemeinsam mit einem Mobiltelefon verwendet wird, kann ein User ohne Verwendung der Hände drahtlos telefonieren, während er ein Fahrzeug oder dergleichen führt.
  • 52C stellt ein Mobiltelefon dar, das zwei Gehäuse, d. h. ein Gehäuse 1030 und ein Gehäuse 1031, umfasst. Das Gehäuse 1031 umfasst ein Anzeigefeld 1032, einen Lautsprecher 1033, ein Mikrofon 1034, eine Zeigevorrichtung 1036, eine Kamera 1037, einen externen Verbindungsanschluss 1038 und dergleichen. Das Gehäuse 1030 ist mit einer Solarzelle 1040 zum Aufladen des Mobiltelefons, einem externen Speicherslot 1041 und dergleichen bereitgestellt. Ferner ist eine Antenne in das Gehäuse 1031 eingebaut. Einer der bei den vorstehenden Ausführungsformen beschriebenen Transistoren wird in dem Anzeigefeld 1032 verwendet, wodurch ein hochzuverlässiges Mobiltelefon bereitgestellt werden kann.
  • Ferner umfasst das Anzeigefeld 1032 einen Touchscreen. Eine Vielzahl von Bedienungstasten 1035, die als Bilder angezeigt werden, werden durch Punktlinien in 52C dargestellt. Es sei angemerkt, dass eine Boost-Schaltung, durch die eine von der Solarzelle 1040 ausgegebene Spannung in für jede Schaltung ausreichender Weise hochgesetzt wird, ebenfalls enthalten ist.
  • Bei dem Anzeigefeld 1032 wird die Richtung der Anzeige in geeigneter Weise in Abhängigkeit von dem Anwendungsmodus geändert. Ferner weist das Mobiltelefon die Kamera 1037 auf der gleichen Oberflächenseite auf wie das Anzeigefeld 1032, und somit kann es als Videotelefon verwendet werden. Der Lautsprecher 1033 und das Mikrofon 1034 können für Videofonanrufe, Aufzeichnungen und Abspielen von Tönen und dergleichen sowie für Sprachanrufe verwendet werden. Die Gehäuse 1030 und 1031 können ferner durch Gleiten von einem Zustand, in dem sie, wie in 52C dargestellt, ausgeklappt sind, in einen Zustand versetzt werden, in dem eines das andere überlappt. Daher kann die Größe des Mobiltelefons verringert werden, wodurch das Mobiltelefon zum Mitführen geeignet ist.
  • Der externe Verbindungsanschluss 1038 kann mit einem AC-Adapter und verschiedenen Kabeln, wie z. B. einem USB-Kabel, verbunden werden, wodurch ein Aufladen und eine Datenkommunikation mit einem Personal-Computer oder dergleichen möglich werden. Ferner kann durch Einschieben eines Aufzeichnungsmediums in den externen Speicherslot 1041 eine größere Menge an Daten gespeichert und übertragen werden.
  • Zusätzlich zu den vorstehenden Funktionen kann ferner eine Infrarotkommunikationsfunktion, eine Fernsehempfangsfunktion oder dergleichen bereitgestellt sein.
  • 52D stellt ein Beispiel für ein Fernsehgerät dar. In einem Fernsehgerät 1050 ist ein Anzeigeabschnitt 1053 in einem Gehäuse 1051 eingebaut. Bilder können auf dem Anzeigeabschnitt 1053 angezeigt werden. Darüber hinaus ist eine CPU in einem Fuß 1055, das das Gehäuses 1051 trägt, eingebaut. Einer der bei den vorstehenden Ausführungsformen beschriebenen Transistoren wird für den Anzeigeabschnitt 1053 und die CPU verwendet, wodurch das Fernsehgerät 1050 eine hohe Zuverlässigkeit aufweisen kann.
  • Das Fernsehgerät 1050 kann mit einem Bedienungsschalter des Gehäuses 1051 oder mit einer separaten Fernbedienung bedient werden. Ferner kann die Fernbedienung mit einem Anzeigeabschnitt bereitgestellt werden, um Daten anzuzeigen, die von der Fernbedienung ausgegeben werden.
  • Es sei angemerkt, dass das Fernsehgerät 1050 mit einem Empfänger, einem Modem und dergleichen bereitgestellt ist. Unter Verwendung des Empfängers kann allgemeiner Fernsehrundfunk empfangen werden. Darüber hinaus kann dann, wenn das Fernsehgerät via Modem drahtlos oder nicht drahtlos mit einem Kommunikationsnetzwerk verbunden ist, eine unidirektionale (von einem Sender zu einem Empfänger) oder eine bidirektionale (zwischen einem Sender und einem Empfänger oder zwischen Empfängern) Informationskommunikation durchgeführt werden.
  • Ferner ist das Fernsehgerät 1050 mit einem externen Verbindungsanschluss 1054, einem Speichermedium-Aufzeichnungs- und Wiedergabeabschnitt 1052 und einem externen Speicherslot bereitgestellt. Der externe Verbindungsanschluss 1054 kann mit diversen Arten von Kabeln, wie z. B. einem USB-Kabel, verbunden werden, und eine Datenkommunikation mit einem Personal-Computer oder dergleichen ist möglich. Ein Plattenspeichermedium wird in den Speichermedium-Aufzeichnungs- und Wiedergabeabschnitt 1052 eingeschoben, und es können ein Auslesen von Daten, die in dem Speichermedium gespeichert sind, und ein Schreiben von Daten in das Speichermedium durchgeführt werden. Ferner können ein Bild, ein Video oder dergleichen, die als Daten in einem externen Speicher 1056 gespeichert sind, der in dem externen Speicherslot eingeschoben ist, auf dem Anzeigeabschnitt 1053 angezeigt werden.
  • Des Weiteren kann in dem Fall, in dem der Leckstrom im ausgeschalteten Zustand des bei den vorstehenden Ausführungsformen beschriebenen Transistors sehr gering ist, das Fernsehgerät 1050 eine hohe Zuverlässigkeit und einen ausreichend verringerten Stromverbrauch aufweisen, wenn der Transistor in dem externen Speicher 1056 oder der CPU verwendet wird.
  • Das tragbare Informationsendgerät, das in 52E dargestellt wird, umfasst ein Gehäuse 1101 und ein Anzeigefeld 1110, das derart bereitgestellt ist, dass ein Bild auf einer Oberfläche des Gehäuses 1101 angezeigt werden kann.
  • Das Gehäuse 1101 weist eine Oberseite, eine Rückseite, eine erste Seitenfläche, eine zweite Seitenfläche, die in Kontakt mit der ersten Seitenfläche ist, eine dritte Seitenfläche, die sich gegenüber der ersten Seitenfläche befindet, und eine vierte Seitenfläche, die sich gegenüber der zweiten Seitenfläche befindet, auf.
  • Das Anzeigefeld 1110 umfasst einen ersten Anzeigebereich 1111, der sich mit der Oberseite des Gehäuses 1101 überlappt, einen zweiten Anzeigebereich 1112, der sich mit einer der Seitenflächen des Gehäuses 1101 überlappt, einen dritten Anzeigebereich 1113, der sich mit einer weiteren Seitenfläche des Gehäuses 1101 überlappt, und einen vierten Anzeigebereich 1114, der sich gegenüber des zweiten Anzeigebereichs 1112 befindet, auf.
  • Unter den vier Seitenflächen des Gehäuses 1101 weist mindestens ein Bereich, der sich mit dem Anzeigefeld 1110 überlappt, eine gekrümmte Oberfläche auf. Beispielsweise wird es bevorzugt, dass es keinen Eckbereich zwischen der Oberseite und der Seitenfläche und zwischen der Seitenfläche und der Rückseite gibt und dass diese Oberflächen eine durchgehende Oberfläche bilden. Des Weiteren ist die Seitenfläche vorzugsweise eine gekrümmte Oberfläche, so dass die Krümmung einer Tangente von der Oberseite bis zur Rückseite des Gehäuses 1101 durchgehend ist.
  • Zusätzlich zu dem Anzeigefeld 1110 können ein Hardware-Knopf, ein externer Verbindungsanschluss und dergleichen auf der Oberfläche des Gehäuses 1101 bereitgestellt sein. Es wird bevorzugt, dass der Berührungssensor an einer Position bereitgestellt ist, die sich mit dem Anzeigefeld 1110 überlappt, insbesondere in Bereichen, die sich mit den Anzeigebereichen überlappen.
  • Bei dem tragbaren Informationsendgerät in 52E kann eine Anzeige nicht nur auf einer Oberfläche, die parallel zur Oberseite des Gehäuses ist, durchgeführt werden, sondern auch auf einer Seitenfläche des Gehäuses. Insbesondere ist vorzugsweise ein Anzeigebereich entlang zweier oder mehrerer Seitenflächen des Gehäuses bereitgestellt, da dadurch die Anzeigevielfalt erhöht werden kann.
  • Es sei angemerkt, dass die Strukturen, Verfahren und dergleichen, die bei dieser Ausführungsform beschrieben worden sind, in angemessener Weise in Kombination mit beliebigen der Strukturen, Verfahren und dergleichen, die bei den anderen Ausführungsformen beschrieben werden, verwendet werden können.
  • [Beispiel 1]
  • Bei diesem Beispiel wurde eine Querschnittsform einer mehrschichtigen Struktur eines Oxidhalbleiterfilms, eines leitfähigen Films und eines Isolierfilms betrachtet. Außerdem wurde die Zusammensetzung von Metallelementen in dem leitfähigen Film analysiert. Details von Proben, die bei diesem Beispiel hergestellt worden sind, werden nachstehend beschrieben.
  • <Probe A1>
  • Zunächst wird ein Substrat vorbereitet. Als Substrat wurde ein Glassubstrat verwendet. Anschließend wurde ein Isolierfilm 601 über dem Substrat abgeschieden.
  • Als Isolierfilm 601 wurde ein 50 nm dicker Siliziumnitridfilm, ein 300 nm dicker Siliziumnitridfilm, ein 50 nm dicker Siliziumnitridfilm und ein 50 nm dicker Siliziumoxynitridfilm sukzessive in einer PECVD-Einrichtung ausgebildet.
  • Als Nächstes wurde ein mehrschichtiger Film 603 über dem Isolierfilm 601 ausgebildet. Bei dem mehrschichtigen Film 603 wurden ein 35 nm dicker erster IGZO-Film, ein 10 nm dicker zweiter IGZO-Film und ein 20 nm dicker IGO-Film übereinander angeordnet.
  • Ein Ausbildungsverfahren für den mehrschichtigen Film 603 wird nachstehend beschrieben. Der 35 nm dicke erste IGZO-Film wurde unter den folgenden Bedingungen ausgebildet: Die Substrattemperatur betrug 300°C, ein Metalloxidtarget (In:Ga:Zn = 1:1:1 [Atomverhältnis]) wurde als Sputtertarget verwendet, 33 Gew.-% Sauerstoff (mit Argon verdünnt) wurde als Sputtergas in eine Behandlungskammer der Sputtereinrichtung eingeleitet; der Druck in der Behandlungskammer wurde auf 0,4 Pa eingestellt, und eine Leistung von 200 W wurde zugeführt. Anschließend wurde der 10 nm dicke zweite IGZO-Film unter den folgenden Bedingungen ausgebildet: Die Substrattemperatur betrug 200°C, ein Metalloxidtarget (In:Ga:Zn = 1:3:6 [Atomverhältnis]) wurde als Sputtertarget verwendet, 33 Gew.-% Sauerstoff (mit Argon verdünnt) wurde als Sputtergas in eine Behandlungskammer der Sputtereinrichtung eingeleitet, der Druck in der Behandlungskammer wurde auf 0,4 Pa eingestellt, und eine Leistung von 200 W wurde zugeführt. Anschließend wurde der 20 nm dicke IGO-Film unter den folgenden Bedingungen ausgebildet: Die Substrattemperatur betrug 170°C, ein Metalloxidtarget (In:Ga = 7:93 [Atomverhältnis]) wurde als Sputtertarget verwendet, 75 Gew.-% Sauerstoff (mit Argon verdünnt) wurde als Sputtergas in eine Behandlungskammer der Sputtereinrichtung eingeleitet, der Druck in der Behandlungskammer wurde auf 0,4 Pa eingestellt, und eine Leistung von 200 W wurde zugeführt. Anschließend wurde eine Maske über dem ersten IGZO-Film, dem zweiten IGZO-Film und dem IGO-Film durch einen Photolithografieprozess ausgebildet und eine Ätzbehandlung wurde durchgeführt, wodurch der mehrschichtige Film 603 ausgebildet wurde.
  • Danach wurde die Maske entfernt.
  • Als Nächstes wurde eine Wärmebehandlung eine Stunde lang bei 450°C in einer Stickstoffatmosphäre durchgeführt, und danach wurde eine weitere Wärmebehandlung in einer gemischten Gasatmosphäre aus Sauerstoff und Stickstoff eine Stunde lang bei 450°C durchgeführt.
  • Anschließend wurde ein leitfähiger Film 605 über dem mehrschichtigen Film 603 ausgebildet. Bei dem leitfähigen Film 605 wurde ein 30 nm dicker erster Cu-Mn-Legierungsfilm, ein 200 nm dicker Cu-Film und ein 100 nm dicker zweiter Cu-Mn-Legierungsfilm übereinander angeordnet.
  • Ein Ausbildungsverfahren für den leitfähigen Film 605 wird nachstehend beschrieben. Der erste Cu-Mn-Legierungsfilm wurde durch ein Sputterverfahren unter den folgenden Bedingungen ausgebildet: Die Substrattemperatur war Raumtemperatur, ein Ar-Gas wurde bei einer Durchflussrate von 100 sccm in eine Behandlungskammer eingeleitet, der Druck in der Behandlungskammer wurde auf 0,4 Pa eingestellt, und eine Leistung von 2000 W wurde einem Target mit einer Gleichstromquelle zugeführt. Es sei angemerkt, dass die Zusammensetzung des Targets Cu:Mn = 90:10 [Atom%] war. Anschließend wurde der Cu-Film durch ein Sputterverfahren unter den folgenden Bedingungen ausgebildet: Die Substrattemperatur war 100°C, ein Ar-Gas wurde bei einer Durchflussrate von 75 sccm in eine Behandlungskammer eingeleitet, der Druck in der Behandlungskammer wurde auf 1,0 Pa eingestellt, und eine Leistung von 15000 W wurde einem Target mit einer Gleichstromquelle zugeführt. Anschließend wurde der zweite Cu-Mn-Legierungsfilm unter Bedingungen, die denjenigen des ersten Cu-Mn-Legierungsfilms ähnlich sind, ausgebildet. Als Nächstes wurde eine Fotolackmaske über dem Cu-Mn-Legierungsfilm ausgebildet, ein Ätzmittel wurde über der Fotolackmaske aufgetragen und eine Nassätzbehandlung wurde durchgeführt, wodurch der leitfähige Film 605 ausgebildet wurde. Als Ätzmittel wurde ein Ätzmittel, das eine organische Säurelösung und Wasserstoffperoxidwasser enthält, verwendet.
  • Danach wurde die Maske entfernt.
  • Als Nächstes wurde ein Isolierfilm 607 über dem leitfähigen Film 605 ausgebildet. Als Isolierfilm 607 wurde ein 50 nm dicker Siliziumoxynitridfilm und ein 400 nm dicker Siliziumoxynitridfilm sukzessive in einer PECVD-Einrichtung in einem Vakuum ausgebildet.
  • Als Nächstes wurde eine Wärmebehandlung eine Stunde lang bei 350°C in einer gemischten Gasatmosphäre aus Sauerstoff und Stickstoff durchgeführt.
  • Durch den vorstehenden Prozess wurde Probe A1 ausgebildet.
  • Als Nächstes wurde ein Querschnitt der Probe A1 durch ein Rastertransmissionselektronenmikroskop (scanning transmission electron microscope, STEM) beobachtet. 53A zeigt ein Querschnitts-Beobachtungsbild der Probe A1. Es sei angemerkt, dass das Bild in 53A ein Phasenkontrastbild (TE-Bild) ist.
  • Aus dem Ergebnis des Querschnitts-Beobachtungsbildes von 53A ist ersichtlich, dass der leitfähige Film 605 der Probe A1, die bei diesem Beispiel ausgebildet wird, eine vorteilhafte Querschnittsform über dem mehrschichtigen Film 603 aufweisen kann.
  • Als Nächstes wurde in den Bereichen (1), (2) und (3) in 53A eine Energiedispersive Röntgenspektroskopie (energy dispersive x-ray spectroscopy, EDX) durchgeführt. 53B zeigt die Zusammensetzung von Cu und Mn, die durch die EDX-Analyse erhalten wurde. 53B deutet darauf hin, dass Mn nicht in dem Cu-Film nachgewiesen worden ist ((1) in 53A), andererseits wird Mn mit 2 Atom% bis 4 Atom% an der Seitenwand des Cu-Films ((2) in 53A) nachgewiesen.
  • Erläuterung der Bezugszeichen
    • 11: Substrat, 12: leitfähiger Film, 13: leitfähiger Film, 14: Gate-Isolierfilm, 15: Nitridisolierfilm, 16: Oxidisolierfilm, 17: Oxidisolierfilm, 18: Oxidhalbleiterfilm, 19a: Oxidhalbleiterfilm, 19b: Oxidhalbleiterfilm, 19c: Oxidhalbleiterfilm, 19d: Oxidhalbleiterfilm, 19f: Oxidhalbleiterfilm, 19g: Oxidhalbleiterfilm, 20: leitfähiger Film, 20_1: leitfähiger Film, 20_2: leitfähiger Film, 21a: leitfähiger Film, 21a_1: leitfähiger Film, 21a_2: leitfähiger Film, 21b: leitfähiger Film, 21b_1: leitfähiger Film, 21b_2: leitfähiger Film, 21c: leitfähiger Film, 21c_1: leitfähiger Film, 21c_2: leitfähiger Film, 21d: leitfähiger Film, 21d_1: leitfähiger Film, 21d_2: leitfähiger Film, 21e: leitfähiger Film, 21e_1: leitfähiger Film, 21e_2: leitfähiger Film, 21f: leitfähiger Film, 21f_1: leitfähiger Film, 21f_2: leitfähiger Film, 21g: leitfähiger Film, 22: Oxidisolierfilm, 23: Oxidisolierfilm, 24: Oxidisolierfilm, 25: Oxidisolierfilm, 26: Nitridisolierfilm, 27: Nitridisolierfilm, 28: leitfähiger Film, 29: gemeinsame Elektrode, 29b: leitfähiger Film, 29c: leitfähiger Film, 29d: leitfähiger Film, 30: anorganischer Isolierfilm, 30a: anorganischer Isolierfilm, 31: organischer Isolierfilm, 31a: organischer Harzfilm, 33: Ausrichtungsfilm, 37a: mehrschichtiger Film, 37b: mehrschichtiger Film, 38a: mehrschichtiger Film, 38b: mehrschichtiger Film, 39a: Oxidhalbleiterfilm, 39b: Oxidhalbleiterfilm, 40: Öffnung, 41: Öffnung, 41a: Öffnung, 49a: Oxidhalbleiterfilm, 49b: Oxidhalbleiterfilm, 101: Pixelabschnitt, 102: Transistor, 102a: Transistor, 102b: Transistor, 102c: Transistor, 102d: Transistor, 102e: Transistor, 103: Pixel, 103a: Pixel, 103b: Pixel, 103c: Pixel, 104: Abtastleitungstreiberschaltung, 105: Kondensator, 105a: Kondensator, 105b: Kondensator, 105c: Kondensator, 106: Signalleitungstreiberschaltung, 107: Abtastleitung, 109: Signalleitung, 115: Kondensatorleitung, 121: Flüssigkristallelement, 131: Licht emittierendes Element, 133: Transistor, 135: Transistor, 137: Leitung, 139: Leitung, 141: Leitung, 151: Substrat, 153: Isolierfilm, 153a: Isolierfilm, 154: Edelgas, 155: Oxidhalbleiterfilm, 155a: Oxidhalbleiterfilm, 155b: Oxidhalbleiterfilm, 155c: Oxidhalbleiterfilm, 156: Beschichtungsfilm, 156a: Beschichtungsfilm, 156b: Beschichtungsfilm, 156c: Beschichtungsfilm, 157: Isolierfilm, 157a: Isolierfilm, 159: leitfähiger Film, 159a: leitfähiger Film, 159b: leitfähiger Film, 159c: leitfähiger Film, 160a: Widerstand, 160b: Widerstand, 160c: Widerstand, 160d: Widerstand, 160e: Kondensator, 160f: Kondensator, 160g: Widerstand, 160h: Widerstand, 160i: Widerstand, 161: leitfähiger Film, 161a: leitfähiger Film, 161b: leitfähiger Film, 161c: leitfähiger Film, 162: leitfähiger Film, 162a: leitfähiger Film, 162b: leitfähiger Film, 162c: leitfähiger Film, 163: leitfähiger Film, 163a: leitfähiger Film, 163b: leitfähiger Film, 163c: leitfähiger Film, 164: leitfähiger Film, 164a: leitfähiger Film, 164b: leitfähiger Film, 164c: leitfähiger Film, 170a: Schutzschaltung, 170b: Schutzschaltung, 171: Leitung, 172: Leitung, 173: Widerstand, 173a: Widerstand, 173b: Widerstand, 173c: Widerstand, 174: Transistor, 174a: Transistor, 174b: Transistor, 174c: Transistor, 174d: Transistor, 175: Leitung, 176: Leitung, 177: Leitung, 180a: Kondensator, 180b: Kondensator, 180c: Kondensator, 180d: Kondensator, 180e: Kondensator, 180f: Kondensator, 180g: Kondensator, 181: leitfähiger Film, 306: Isolierfilm, 320: Flüssigkristallschicht, 322: Flüssigkristallelement, 342: Substrat, 344: lichtundurchlässiger Film, 346: Farbfilm, 348: Isolierfilm, 350: leitfähiger Film, 352: Ausrichtungsfilm, 370a: Licht emittierendes Element, 370b: Licht emittierendes Element, 371: Isolierfilm, 373: EL-Schicht, 375: leitfähiger Film, 601: Isolierfilm, 603: mehrschichtiger Film, 605: leitfähiger Film, 607: Isolierfilm, 609: Metalloxidfilm, 612: leitfähiger Film, 1001: Hauptkörper, 1002: Gehäuse, 1003a: Anzeigeabschnitt, 1003b: Anzeigeabschnitt, 1004: Tastaturknopf, 1021: Hauptkörper, 1022: Befestigungsabschnitt, 1023: Anzeigeabschnitt, 1024: Bedienungsknopf, 1025: externer Speicherslot, 1030: Gehäuse, 1031: Gehäuse, 1032: Anzeigefeld, 1033: Lautsprecher, 1034: Mikrophone, 1035: Bedienungstaste, 1036: Zeigevorrichtung, 1037: Kamera, 1038: externer Verbindungsanschluss, 1040: Solarzelle, 1041: externer Speicherslot, 1050: Fernsehgerät, 1051: Gehäuse, 1052: Wiedergabeabschnitt, 1053: Anzeigeabschnitt, 1054: externer Verbindungsanschluss, 1055: Fuß, 1056: externer Speicher, 1101: Gehäuse, 1110: Anzeigefeld, 1111: Anzeigebereich, 1112: Anzeigebereich, 1113: Anzeigebereich, 1114: Anzeigebereich, 5100: Pellet, 5100a: Pellet, 5100b: Pellet, 5101: Ion, 5102: Zinkoxidschicht, 5103: Teilchen, 5105a: Pellet, 5105a1: Bereich, 5105a2: Pellet, 5105b: Pellet, 5105c: Pellet, 5105d: Pellet, 5105d1: Bereich, 5105e: Pellet, 5120: Substrat, 5130: Target, 5161: Bereich, 8000: Anzeigemodul, 8001: obere Abdeckung, 8002: untere Abdeckung, 8003: FPC, 8004: Touchscreen, 8005: FPC, 8006: Anzeigefeld, 8007: Hintergrundbeleuchtungseinheit, 8008: Lichtquelle, 8009: Rahmen, 8010: gedruckte Leiterplatte, 8011: Batterie.
  • Diese Anmeldung basiert auf der japanischen Patentanmeldung mit der Seriennr. 2013-248284 , eingereicht beim japanischen Patentamt am 29. November 2013, und auf der japanischen Patentanmeldung mit der Seriennr. 2014-038615 , eingereicht beim japanischen Patentamt am 28. Februar 2014, deren gesamte Inhalte hiermit zum Gegenstand der vorliegenden Offenlegung gemacht werden.

Claims (20)

  1. Halbleitervorrichtung, die umfasst: einen Oxidhalbleiterfilm, der Leitfähigkeit aufweist; und einen ersten leitfähigen Film, der in Kontakt mit dem Oxidhalbleiterfilm ist, der Leitfähigkeit aufweist, wobei der erste leitfähige Film einen Cu-X-Legierungsfilm umfasst, wobei X Mn, Ni, Cr, Fe, Co, Mo, Ta oder Ti ist, und wobei eine Wasserstoffkonzentration des Oxidhalbleiterfilms, der Leitfähigkeit aufweist, höher als oder gleich 8 × 1019 Atome/cm3 ist.
  2. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei ein spezifischer Widerstand des Oxidhalbleiterfilms, der Leitfähigkeit aufweist, höher als oder gleich 1 × 10–3 Ωcm und niedriger als 1 × 104 Ωcm ist.
  3. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei der erste leitfähige Film einen Cu-Mn-Legierungsfilm umfasst.
  4. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Oxidhalbleiterfilm, der Leitfähigkeit aufweist, Wasserstoff und eine Sauerstofffehlstelle enthält, und wobei sich der Wasserstoff in der Sauerstofffehlstelle befindet.
  5. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, die ferner einen Widerstand umfasst, wobei der Widerstand den Oxidhalbleiterfilm, der Leitfähigkeit aufweist, den ersten leitfähigen Film und einen zweiten leitfähigen Film umfasst, und wobei der zweite leitfähige Film in Kontakt mit dem Oxidhalbleitfilm ist, der Leitfähigkeit aufweist.
  6. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, die ferner einen Kondensator umfasst, wobei der Kondensator den Oxidhalbleiterfilm, der Leitfähigkeit aufweist, den ersten leitfähigen Film, einen Isolierfilm und einen zweiten leitfähigen Film umfasst, wobei sich der Isolierfilm über dem Oxidhalbleiterfilm, der Leitfähigkeit aufweist, und dem ersten leitfähigen Film befindet, und wobei sich der zweite leitfähige Film über dem Isolierfilm befindet und mit dem Oxidhalbleitfilm, der Leitfähigkeit aufweist, überlappt.
  7. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 6, wobei der Isolierfilm ein Nitridisolierfilm ist.
  8. Halbleitervorrichtung, die umfasst: einen Oxidhalbleiterfilm, der Leitfähigkeit aufweist; und einen ersten leitfähigen Film, der sich über dem Oxidhalbleiterfilm befindet, der Leitfähigkeit aufweist, wobei der erste leitfähige Film einen Cu-Mn-Legierungsfilm und einen Cu-Film über dem Cu-Mn-Legierungsfilm umfasst, wobei eine äußere Peripherie des ersten leitfähigen Films mit einem Film, der Manganoxid enthält, bedeckt ist, wobei der Film, der Manganoxid enthält, in Kontakt mit dem Oxidhalbleiterfilm, der Leitfähigkeit aufweist, dem Cu-Mn-Legierungsfilm und dem Cu-Film ist, und wobei eine Wasserstoffkonzentration des Oxidhalbleiterfilms, der Leitfähigkeit aufweist, höher als oder gleich 8 × 1019 Atome/cm3 ist.
  9. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 8, wobei ein spezifischer Widerstand des Oxidhalbleiterfilms, der Leitfähigkeit aufweist, höher als oder gleich 1 × 10–3 Ωcm und niedriger als 1 × 104 Ωcm ist.
  10. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 8, wobei der Oxidhalbleiterfilm, der Leitfähigkeit aufweist, Wasserstoff und eine Sauerstofffehlstelle enthält, und wobei sich der Wasserstoff in der Sauerstofffehlstelle befindet.
  11. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 8, die ferner einen Widerstand umfasst, wobei der Widerstand den Oxidhalbleiterfilm, der Leitfähigkeit aufweist, den ersten leitfähigen Film und einen zweiten leitfähigen Film umfasst, und wobei der zweite leitfähige Film in Kontakt mit dem Oxidhalbleitfilm ist, der Leitfähigkeit aufweist.
  12. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 8, die ferner einen Kondensator umfasst, wobei der Kondensator den Oxidhalbleiterfilm, der Leitfähigkeit aufweist, den ersten leitfähigen Film, einen Isolierfilm und einen zweiten leitfähigen Film umfasst, wobei sich der Isolierfilm über dem Oxidhalbleiterfilm, der Leitfähigkeit aufweist, und dem ersten leitfähigen Film befindet, und wobei sich der zweite leitfähige Film über dem Isolierfilm befindet und mit dem Oxidhalbleitfilm, der Leitfähigkeit aufweist, überlappt.
  13. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 12, wobei der Isolierfilm ein Nitridisolierfilm ist.
  14. Halbleitervorrichtung, die umfasst: einen ersten Oxidhalbleiterfilm; einen Transistor, der einen zweiten Oxidhalbleiterfilm umfasst; und einen ersten leitfähigen Film, der in Kontakt mit dem ersten Oxidhalbleiterfilm und dem zweiten Oxidhalbleiterfilm ist, wobei der erste leitfähige Film einen Cu-X-Legierungsfilm und einen Cu-Film über dem Cu-X-Legierungsfilm umfasst, wobei X Mn, Ni, Cr, Fe, Co, Mo, Ta oder Ti ist, wobei der erste Oxidhalbleiterfilm Leitfähigkeit aufweist, wobei eine Wasserstoffkonzentration des ersten Oxidhalbleiterfilms höher als oder gleich ist 8 × 1019 Atome/cm3 ist, wobei eine Wasserstoffkonzentration des zweiten Oxidhalbleiterfilms niedriger als oder gleich ist 5 × 1019 Atome/cm3 ist, und wobei ein spezifischer Widerstand des ersten Oxidhalbleiterfilms größer als oder gleich dem 1 × 10–8-Fachen und kleiner als das 1 × 10–1-Fache eines spezifischen Widerstands des zweiten Oxidhalbleiterfilms ist.
  15. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 14, wobei der spezifische Widerstand des ersten Oxidhalbleiterfilms höher als oder gleich 1 × 10–3 Ωcm und niedriger als 1 × 104 Ωcm ist.
  16. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 14, wobei der erste leitfähige Film einen Cu-Mn-Legierungsfilm umfasst.
  17. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 16, wobei ein Teil des Cu-Films mit einem Film, der Manganoxid enthält, bedeckt ist, und wobei der Teil des Cu-Films in Kontakt mit dem Film ist, der Manganoxid enthält.
  18. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 14, wobei der erste Oxidhalbleiterfilm Wasserstoff und eine Sauerstofffehlstelle enthält, und wobei sich der Wasserstoff in der Sauerstofffehlstelle befindet.
  19. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 14, die ferner einen Kondensator umfasst, wobei der Kondensator den ersten Oxidhalbleiterfilm, den ersten leitfähigen Film, einen Isolierfilm und einen zweiten leitfähigen Film umfasst, wobei sich der Isolierfilm über dem ersten Oxidhalbleiterfilm und dem ersten leitfähigen Film befindet, und wobei sich der zweite leitfähige Film über dem Isolierfilm befindet und mit dem ersten Oxidhalbleitfilm überlappt.
  20. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 19, wobei der Isolierfilm ein Nitridisolierfilm ist.
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