DE112015000676T5 - Halbleitervorrichtung - Google Patents

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Masami Jintyou
Daisuke Kurosaki
Masataka Nakada
Shunpei Yamazaki
Junichi Koezuka
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Abstract

Es wird eine Halbleitervorrichtung mit einem Oxidhalbleiter bereitgestellt, bei der der Durchlassstrom hoch ist. Die Halbleitervorrichtung beinhaltet einen ersten Transistor, der in einem Treiberschaltungsabschnitt bereitgestellt ist, und einen zweiten Transistor, der in einem Pixelabschnitt bereitgestellt ist; der erste Transistor und der zweite Transistor weisen unterschiedliche Strukturen auf. Des Weiteren handelt es sich bei dem ersten Transistor und dem zweiten Transistor um Transistoren mit einer Top-Gate-Struktur. In einem Oxidhalbleiterfilm jedes der Transistoren ist ein Verunreinigungselement in Bereichen enthalten, die nicht eine Gate-Elektrode überlappen. Ferner dienen die das Verunreinigungselement enthaltenden Bereiche des Oxidhalbleiterfilms als niederohmige Bereiche. Ferner sind die das Verunreinigungselement enthaltenden Bereiche des Oxidhalbleiterfilms in Kontakt mit einem Film, der Wasserstoff enthält. Der erste Transistor, der in dem Treiberschaltungsabschnitt bereitgestellt ist, beinhaltet zwei Gate-Elektroden, zwischen denen der Oxidhalbleiterfilm angeordnet ist.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrifft eine Halbleitervorrichtung, die einen Oxidhalbleiter beinhaltet, und eine Anzeigevorrichtung, die die Halbleitervorrichtung beinhaltet.
  • 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 ist, betrifft einen Gegenstand, ein Verfahren oder ein Herstellungsverfahren. Die vorliegende Erfindung betrifft zusätzlich einen Prozess, eine Maschine, ein Erzeugnis oder eine Zusammensetzung. Im Besonderen betrifft die vorliegende Erfindung eine Halbleitervorrichtung, eine Anzeigevorrichtung, eine lichtemittierende Vorrichtung, eine Energiespeichervorrichtung, eine Speichervorrichtung, ein Betriebsverfahren dafür oder ein Herstellungsverfahren dafür.
  • In dieser Beschreibung und dergleichen ist mit einer Halbleitervorrichtung im Allgemeinen eine Vorrichtung gemeint, die unter Nutzung von Halbleitereigenschaften arbeiten kann. Ein Halbleiterelement, wie z. B. ein Transistor, eine Halbleiterschaltung, eine arithmetische Vorrichtung und eine Speichervorrichtung, sind jeweils eine Ausführungsform einer Halbleitervorrichtung. Eine Abbildungsvorrichtung, eine Anzeigevorrichtung, eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung, eine lichtemittierende Vorrichtung, eine elektrooptische Vorrichtung, eine Energieerzeugungsvorrichtung (darunter auch eine Dünnschichtsolarzelle, eine organische Dünnschichtsolarzelle und dergleichen) und ein elektronisches Gerät können jeweils eine Halbleitervorrichtung beinhalten.
  • Stand der Technik
  • Die Aufmerksamkeit konzentriert sich auf eine Technik zum Herstellen eines Transistors unter Verwendung einer Halbleiterdünnschicht, die über einem Substrat mit einer isolierenden Oberfläche ausgebildet ist (auch als Dünnschichttransistor (thin film transistor, TFT) bezeichnet). Der Transistor findet Anwendung für eine breite Palette elektronischer Geräte, wie z. B. eine integrierte Schaltung (integrated circuit, IC) oder eine Bildanzeigevorrichtung (Anzeigevorrichtung). Ein Halbleitermaterial, wie typischerweise Silizium, ist als Material für eine Halbleiterdünnschicht weithin bekannt, die für einen Transistor verwendet werden kann. Als weiteres Material erregt ein Oxidhalbleiter Aufmerksamkeit.
  • Patentdokument 1 offenbart beispielsweise eine Technik, bei der ein Transistor hergestellt wird, indem ein amorphes Oxid, das In, Zn, Ga, Sn und dergleichen enthält, als Oxidhalbleiter verwendet wird.
  • [Referenz]
  • [Patentdokument]
    • [Patentdokument 1] Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2006-165529
  • Offenbarung der Erfindung
  • Als Transistor, der einen Oxidhalbleiterfilm beinhaltet, werden ein Inverted-Staggered-Transistor (auch als Transistor mit einer Bottom-Gate-Struktur bezeichnet), ein Planartransistor (auch als Transistor mit einer Top-Gate-Struktur bezeichnet) und dergleichen angegeben. In dem Fall, in dem ein Transistor, der einen Oxidhalbleiterfilm beinhaltet, für eine Anzeigevorrichtung verwendet wird, wird ein Inverted-Staggered-Transistor häufiger verwendet als ein Planartransistor, weil der Herstellungsprozess relativ einfach ist und die Herstellungskosten niedrig gehalten werden können. Jedoch wird eine Signalverzögerung oder dergleichen durch eine parasitäre Kapazität zwischen einer Gate-Elektrode und Source- und Drain-Elektroden eines Inverted-Staggered-Transistors erhöht, und folglich verschlechtert sich die Bildqualität einer Anzeigevorrichtung, was zu einem Problem führt, wenn die Größe eines Bildschirms einer Anzeigevorrichtung vergrößert wird oder eine Anzeigevorrichtung ein Bild mit höherer Auflösung anzeigt (zum Beispiel eine Anzeigevorrichtung mit hoher Auflösung, wie typischerweise mit 4k×2k Pixeln (3840 Pixeln in horizontaler Richtung und 2160 Pixeln in vertikaler Richtung) oder 8k×4k Pixeln (7680 Pixeln in horizontaler Richtung und 4320 Pixeln in vertikaler Richtung)). Ferner besteht ein weiteres Problem, dass die Fläche eines Inverted-Staggered-Transistors größer ist als diejenige eines Planartransistors. Daher wünscht man hinsichtlich eines Planartransistors, der einen Oxidhalbleiterfilm beinhaltet, eine Entwicklung eines Transistors, der eine Struktur mit stabilen Halbleitereigenschaften und hoher Zuverlässigkeit aufweist und in einem einfachen Herstellungsprozess ausgebildet wird.
  • Angesichts der vorstehenden Probleme schafft eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, eine neuartige Halbleitervorrichtung mit einem Oxidhalbleiter, insbesondere eine planare Halbleitervorrichtung mit einem Oxidhalbleiter. Des Weiteren ist eine Aufgabe, eine Halbleitervorrichtung mit einem Oxidhalbleiter, bei der der Durchlassstrom (on-state current) hoch ist, eine Halbleitervorrichtung mit einem Oxidhalbleiter, bei der der Sperrstrom (off-state current) niedrig ist, eine Halbleitervorrichtung mit einem Oxidhalbleiter, die nur eine kleine Fläche besitzt, eine Halbleitervorrichtung mit einem Oxidhalbleiter, die stabile elektrische Eigenschaften aufweist, eine Halbleitervorrichtung mit einem Oxidhalbleiter, die hohe Zuverlässigkeit aufweist, eine neuartige Halbleitervorrichtung oder eine neuartige Anzeigevorrichtung bereitzustellen.
  • Es sei angemerkt, dass die Beschreibung der vorstehenden Aufgabe das Vorhandensein weiterer Aufgaben nicht ausschließt. Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es unnötig, alle Aufgaben zu erfüllen. Andere Aufgaben als die vorstehenden Aufgaben werden aus der Erläuterung der Beschreibung und dergleichen ersichtlich und können davon abgeleitet werden.
  • Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine Halbleitervorrichtung, die einen ersten Transistor, der in einem Treiberschaltungsabschnitt bereitgestellt ist, und einen zweiten Transistor beinhaltet, der in einem Pixelabschnitt bereitgestellt ist; der erste Transistor und der zweite Transistor weisen unterschiedliche Strukturen auf. Des Weiteren handelt es sich bei dem ersten Transistor und dem zweiten Transistor um Transistoren mit einer Top-Gate-Struktur. In einem Oxidhalbleiterfilm jedes der Transistoren ist ein Verunreinigungselement in Bereichen enthalten, die nicht eine Gate-Elektrode überlappen. Die das Verunreinigungselement enthaltenden Bereiche des Oxidhalbleiterfilms dienen als niederohmige Bereiche. Ferner sind die das Verunreinigungselement enthaltenden Bereiche des Oxidhalbleiterfilms in Kontakt mit einem Film, der Wasserstoff enthält. Zudem können leitende Filme bereitgestellt sein, die als Source-Elektrode und Drain-Elektrode dienen, welche durch Öffnungen, die sich in dem Wasserstoff enthaltenden Film befinden, in Kontakt mit den das Verunreinigungselement enthaltenden Bereichen sind.
  • Es sei angemerkt, dass der erste Transistor, der in dem Treiberschaltungsabschnitt bereitgestellt ist, zwei Gate-Elektroden beinhaltet, die einander überlappen, wobei der Oxidhalbleiterfilm dazwischen angeordnet ist.
  • Als Verunreinigungselement wird Wasserstoff, Bor, Kohlenstoff, Stickstoff, Fluor, Aluminium, Silizium, Phosphor, Chlor oder ein Edelgaselement genannt.
  • Der Oxidhalbleiterfilm weist höhere Leitfähigkeit auf, wenn er Wasserstoff und mindestens eines von einem Edelgaselement, Bor, Kohlenstoff, Stickstoff, Fluor, Aluminium, Silizium, Phosphor und Chlor als Verunreinigungselement enthält. Daher können dann, wenn in dem Oxidhalbleiterfilm Bereiche, die das Verunreinigungselement enthalten, in einem Bereich, der nicht die Gate-Elektrode überlappt, bereitgestellt sind und die das Verunreinigungselement enthaltenden Bereiche in Kontakt mit der Source-Elektrode und der Drain-Elektrode sind, der parasitäre Widerstand und die parasitäre Kapazität des Transistors verringert werden, und der Transistor mit hohem Durchlassstrom wird erhalten.
  • Außerdem können der erste Transistor, der in dem Treiberschaltungsabschnitt bereitgestellt ist, und der zweite Transistor, der in dem Pixelabschnitt bereitgestellt ist, die Oxidhalbleiterfilme mit unterschiedlichen Atomverhältnissen der Metallelemente beinhalten.
  • Der erste Transistor, der in dem Treiberschaltungsabschnitt bereitgestellt ist, und der zweite Transistor, der in dem Pixelabschnitt bereitgestellt ist, können jeweils anstelle des Oxidhalbleiterfilms einen mehrschichtigen Film beinhalten, der einen ersten Film und einen zweiten Film umfasst.
  • Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann eine neuartige Halbleitervorrichtung mit einem Oxidhalbleiter bereitstellen. Insbesondere kann eine planare Halbleitervorrichtung mit einem Oxidhalbleiter bereitgestellt werden. Alternativ kann eine Halbleitervorrichtung mit einem Oxidhalbleiter, bei der der Durchlassstrom hoch ist, eine Halbleitervorrichtung mit einem Oxidhalbleiter, bei der der Sperrstrom niedrig ist, eine Halbleitervorrichtung mit einem Oxidhalbleiter, die nur eine kleine Fläche besitzt, eine Halbleitervorrichtung mit einem Oxidhalbleiter, die stabile elektrische Eigenschaften aufweist, eine Halbleitervorrichtung mit einem Oxidhalbleiter, die hohe Zuverlässigkeit aufweist, eine neuartige Halbleitervorrichtung oder eine neuartige Anzeigevorrichtung bereitgestellt werden.
  • Es sei angemerkt, dass die Beschreibung dieser Wirkungen das Vorhandensein weiterer Wirkungen nicht ausschließt. Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung muss nicht unbedingt alle oben genannten Wirkungen zeigen. Weitere Wirkungen werden aus der Erläuterung der Beschreibung, den Zeichnungen, den Patentansprüchen und dergleichen ersichtlich und können davon abgeleitet werden.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1A und 1B sind Draufsichten, die eine Ausführungsform einer Halbleitervorrichtung darstellen.
  • 2A und 2B sind Querschnittsansichten, die eine Ausführungsform einer Halbleitervorrichtung darstellen.
  • 3A und 3B sind Querschnittsansichten, die eine Ausführungsform einer Halbleitervorrichtung darstellen.
  • 4A und 4B sind Querschnittsansichten, die eine Ausführungsform einer Halbleitervorrichtung darstellen.
  • 5A und 5B sind Querschnittsansichten, die eine Ausführungsform eines Verfahrens zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung darstellen.
  • 6A bis 6C sind Querschnittsansichten, die eine Ausführungsform eines Verfahrens zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung darstellen.
  • 7A und 7B sind Querschnittsansichten, die eine Ausführungsform eines Verfahrens zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung darstellen.
  • 8A und 8B sind Draufsichten, die eine Ausführungsform einer Halbleitervorrichtung darstellen.
  • 9A und 9B sind Querschnittsansichten, die eine Ausführungsform einer Halbleitervorrichtung darstellen.
  • 10A und 10B sind Querschnittsansichten, die eine Ausführungsform einer Halbleitervorrichtung darstellen.
  • 11A und 11B sind Querschnittsansichten, die eine Ausführungsform eines Verfahrens zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung darstellen.
  • 12A bis 12C sind Querschnittsansichten, die eine Ausführungsform eines Verfahrens zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung darstellen.
  • 13A und 13B sind Querschnittsansichten, die eine Ausführungsform eines Verfahrens zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung darstellen.
  • 14A und 14B zeigen Banddiagramme eines Transistors einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 15A und 15B zeigen Banddiagramme eines Transistors einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 16A bis 16F sind Querschnittsansichten, die jeweils eine Struktur eines Transistors darstellen.
  • 17A bis 17F sind Querschnittsansichten, die jeweils eine Struktur eines Transistors darstellen.
  • 18A bis 18E sind Querschnittsansichten, die jeweils eine Struktur eines Transistors darstellen.
  • 19A und 19B sind Querschnittsansichten, die jeweils eine Struktur eines Transistors darstellen.
  • 20A bis 20D sind Querschnittsansichten, die jeweils eine Struktur eines Transistors darstellen.
  • 21A und 21B sind Querschnittsansichten, die einen Herstellungsprozess von Transistoren darstellen.
  • 22A bis 22F sind Querschnittsansichten, die jeweils eine Struktur eines Transistors darstellen.
  • 23A bis 23F sind Querschnittsansichten, die jeweils eine Struktur eines Transistors darstellen.
  • 24A bis 24E sind Querschnittsansichten, die jeweils eine Struktur eines Transistors darstellen.
  • 25A und 25B sind Querschnittsansichten, die jeweils eine Struktur eines Transistors darstellen.
  • 26A bis 26D sind Querschnittsansichten, die jeweils eine Struktur eines Transistors darstellen.
  • 27 zeigt ein Berechnungsmodell.
  • 28A und 28B zeigen einen Anfangszustand bzw. einen Endzustand.
  • 29 zeigt eine Aktivierungsbarriere.
  • 30A und 30B zeigen einen Anfangszustand bzw. einen Endzustand.
  • 31 zeigt eine Aktivierungsbarriere.
  • 32 zeigt die Übergangsniveaus von VoH.
  • 33A bis 33C sind ein Blockschema und Schaltpläne, welche eine Anzeigevorrichtung darstellen.
  • 34 ist eine Draufsicht, die eine Ausführungsform einer Anzeigevorrichtung darstellt.
  • 35A und 35B sind Querschnittsansichten, die jeweils eine Ausführungsform einer Anzeigevorrichtung darstellen.
  • 36A und 36B sind Querschnittsansichten, die jeweils eine Ausführungsform einer Anzeigevorrichtung darstellen.
  • 37 ist eine Querschnittsansicht, die eine Struktur eines Pixelabschnitts einer lichtemittierenden Vorrichtung darstellt.
  • 38 stellt ein Anzeigemodul dar.
  • 39A bis 39G stellen elektronische Geräte dar.
  • 40 zeigt die Temperaturabhängigkeit des spezifischen Widerstandes.
  • 41A bis 41D sind Cs-korrigierte hochauflösende TEM-Bilder eines Querschnitts eines CAAC-OS und eine schematische Querschnittsansicht eines CAAC-OS.
  • 42A bis 42D sind Cs-korrigierte hochauflösende TEM-Bilder einer Ebene eines CAAC-OS.
  • 43A bis 43C zeigen Strukturanalysen durch XRD eines CAAC-OS und eines einkristallinen Oxidhalbleiters.
  • 44A und 44B zeigen Elektronenbeugungsbilder eines CAAC-OS.
  • 45 zeigt eine durch Elektronenbestrahlung hervorgerufene Veränderung in einem Kristallteil eines In-Ga-Zn-Oxids.
  • Beste Art zur Ausführung der Erfindung
  • Nachstehend werden Ausführungsformen der Erfindung, die in dieser Beschreibung offenbart ist, unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Es sei angemerkt, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die nachfolgende Beschreibung beschränkt ist und dass sich einem Fachmann ohne Weiteres erschließt, dass Modi und Details auf verschiedene Weise modifiziert werden können, ohne vom Erfindungsgedanken und Schutzbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Dementsprechend sollte die vorliegende Erfindung nicht als auf den Inhalt der nachstehenden Ausführungsformen beschränkt angesehen werden.
  • Es sei angemerkt, dass die Position, die Größe, der Bereich oder dergleichen jeder der Strukturen, die in Zeichnungen und dergleichen dargestellt sind, in einigen Fällen der Einfachheit halber nicht genau dargestellt ist. Die offenbarte Erfindung ist daher nicht notwendigerweise auf die Position, die Größe, den Bereich oder dergleichen beschränkt, welche in den Zeichnungen und dergleichen offenbart sind.
  • In dieser Beschreibung und dergleichen werden Ordnungszahlen, wie z. B. „erstes”, „zweites” und „drittes”, verwendet, um eine Verwechslung zwischen Komponenten zu vermeiden, und die Begriffe beschränken die Anzahl von Komponenten nicht.
  • Es sei angemerkt, dass der Begriff, wie z. B. „über” oder „unter”, in dieser Beschreibung und dergleichen nicht notwendigerweise bedeutet, dass eine Komponente „direkt auf” oder „direkt unter” einer anderen Komponente liegt. Beispielsweise kann die Formulierung „eine Gate-Elektrode über einem Gate-Isolierfilm” auch den Fall bedeuten, in dem sich eine zusätzliche Komponente zwischen dem Gate-Isolierfilm und der Gate-Elektrode befindet.
  • Außerdem begrenzt der Begriff, wie z. B. eine „Elektrode” oder eine „Leitung”, in dieser Beschreibung und dergleichen nicht eine Funktion einer Komponente. Beispielsweise wird eine „Elektrode” in einigen Fällen als Teil einer „Leitung” verwendet und umgekehrt. Darüber hinaus kann der Begriff „Elektrode” oder „Leitung” auch eine Kombination aus mehreren „Elektroden” und „Leitungen” bedeuten, welche auf integrierte Weise ausgebildet sind.
  • Wenn beispielsweise ein Transistor mit entgegengesetzter Polarität verwendet wird oder wenn die Stromflussrichtung im Schaltungsbetrieb verändert wird, werden die Funktionen einer „Source” und eines „Drains” mitunter miteinander vertauscht. Deshalb können die Begriffe „Source” und „Drain” in dieser Beschreibung und dergleichen verwendet werden, um den Drain bzw. die Source zu bezeichnen.
  • Es sei angemerkt, dass der Begriff „elektrisch verbunden” in dieser Beschreibung und dergleichen den Fall umfasst, in dem Komponenten über ein „Objekt mit einer elektrischen Funktion” verbunden sind. Es gibt keine besondere Beschränkung bezüglich eines „Objekts mit einer elektrischen Funktion”, solange zwischen Komponenten, die über das Objekt verbunden sind, elektrische Signale gesendet und empfangen werden können. Beispiele für 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 werden eine Ausführungsform einer Halbleitervorrichtung und ein Verfahren zum Herstellen der Halbleitervorrichtung anhand von 1A und 1B, 2A und 2B, 3A und 3B, 4A und 4B, 5A und 5B, 6A bis 6C sowie 7A und 7B beschrieben.
  • <Struktur 1 der Halbleitervorrichtung>
  • In 1A und 1B sowie 2A und 2B sind Transistoren, die jeweils eine Top-Gate-Struktur aufweisen, als Beispiele für Transistoren gezeigt, die in einer Halbleitervorrichtung enthalten sind. Nun wird eine Anzeigevorrichtung als Beispiel für die Halbleitervorrichtung beschrieben. Ferner werden die Strukturen der Transistoren beschrieben, die in einem Treiberschaltungsabschnitt und einem Pixelabschnitt der Anzeigevorrichtung bereitgestellt sind. Bei der bei dieser Ausführungsform beschriebenen Anzeigevorrichtung weisen der Transistor in dem Treiberschaltungsabschnitt und der Transistor in dem Pixelabschnitt unterschiedliche Strukturen auf. Der Transistor in dem Treiberschaltungsabschnitt weist eine Doppel-Gate-Struktur (dual-gate structure) auf, und der Transistor in dem Pixelabschnitt weist eine Einzel-Gate-Struktur (single-gate structure) auf.
  • 1A und 1B sind Draufsichten auf einen Transistor 100a, der in einem Treiberschaltungsabschnitt bereitgestellt ist, und auf einen Transistor 100b, der in einem Pixelabschnitt bereitgestellt ist. 2A und 2B sind Querschnittsansichten der Transistoren 100a und 100b. Bei 1A handelt es sich um die Draufsicht auf den Transistor 100a, und bei 1B handelt es sich um die Draufsicht auf den Transistor 100b. 2A zeigt Querschnittsansichten entlang der Strichpunktlinie A-B in 1A und der Strichpunktlinie C-D in 1B. 2B zeigt Querschnittsansichten entlang der Strichpunktlinie G-H in 1A und der Strichpunktlinie I-J in 1B. Es sei angemerkt, dass in 1A und 1B ein Substrat 101, ein isolierender Film 104, ein isolierender Film 126, ein isolierender Film 127 und dergleichen der Einfachheit halber nicht dargestellt sind. 2A zeigt Querschnittsansichten der Transistoren 100a und 100b in einer Kanallängsrichtung, und 2B zeigt Querschnittsansichten der Transistoren 100a und 100b in einer Kanalquerrichtung.
  • Ähnlich wie bei den Transistoren 100a und 100b sind einige Komponenten in Draufsichten auf Transistoren, die nachstehend beschrieben werden, in einigen Fällen nicht dargestellt. Des Weiteren können die Richtung der Strichpunktlinie A-B und die Richtung der Strichpunktlinie C-D als Kanallängsrichtung bezeichnet werden, und die Richtung der Strichpunktlinie G-H und die Richtung der Strichpunktlinie I-J können als Kanalquerrichtung bezeichnet werden.
  • Der Transistor 100a, der in 2A und 2B gezeigt ist, beinhaltet einen leitenden Film 102 über dem Substrat 101, den isolierenden Film 104 über dem Substrat 101 und dem leitenden Film 102, einen Oxidhalbleiterfilm 105 über dem isolierenden Film 104, einen isolierenden Film 116 in Kontakt mit dem Oxidhalbleiterfilm 105 und einen leitenden Film 119, der den Oxidhalbleiterfilm 105 überlappt, wobei der isolierende Film 116 dazwischen angeordnet ist.
  • Die leitenden Filme 102 und 119 dienen als Gate-Elektroden. Das heißt, dass es sich bei dem Transistor 100a um einen Transistor mit einer Doppel-Gate-Struktur handelt. Die isolierenden Filme 104 und 116 dienen als Gate-Isolierfilme.
  • Es sei angemerkt, dass, obwohl nicht gezeigt, der leitende Film 102 einen gesamten Bereich des Oxidhalbleiterfilms 105 überlappen kann.
  • Der Oxidhalbleiterfilm 105 umfasst einen Kanalbereich 105a, der die leitenden Filme 102 und 119 überlappt, sowie niederohmige Bereiche 105b und 105c, zwischen denen der Kanalbereich 105a positioniert ist.
  • Bei dem Transistor 100a ist ein isolierender Film 126 in Kontakt mit den niederohmigen Bereichen 105b und 105c bereitgestellt. Ferner kann ein isolierender Film 127 über dem isolierenden Film 126 bereitgestellt sein. Zudem sind leitende Filme 134 und 135 bereitgestellt, welche durch Öffnungen 128 und 129, die sich in den isolierenden Filmen 126 und 127 befinden, in Kontakt mit den niederohmigen Bereichen 105b und 105c des Oxidhalbleiterfilms 105 sind.
  • Ein isolierender Nitridfilm 161 ist vorzugsweise über dem Substrat 101 bereitgestellt. Beispiele für den isolierenden Nitridfilm 161 umfassen einen Siliziumnitridfilm und einen Aluminiumnitridfilm. Das Substrat 101 ist mit dem isolierenden Nitridfilm 161 bedeckt, was eine Diffusion der Elemente verhindern kann, die in dem Substrat 101 enthalten sind.
  • Der Transistor 100b beinhaltet einen Oxidhalbleiterfilm 108 über dem isolierenden Film 104, der über dem Substrat 101 ausgebildet ist, einen isolierenden Film 117 in Kontakt mit dem Oxidhalbleiterfilm 108 und einen leitenden Film 120, der den Oxidhalbleiterfilm 108 überlappt, wobei der isolierende Film 117 dazwischen angeordnet ist.
  • Der leitende Film 120 dient als Gate-Elektrode. Der isolierende Film 117 dient als Gate-Isolierfilm.
  • Der Oxidhalbleiterfilm 108 umfasst einen Kanalbereich 108a, der den leitenden Film 120 überlappt, sowie niederohmige Bereiche 108b und 108c, zwischen denen der Kanalbereich 108a positioniert ist.
  • Bei dem Transistor 100b ist der isolierende Film 126 in Kontakt mit den niederohmigen Bereichen 108b und 108c bereitgestellt. Ferner kann der isolierende Film 127 über dem isolierenden Film 126 bereitgestellt sein. Zudem sind leitende Filme 136 und 137 bereitgestellt, welche durch Öffnungen 130 und 131, die sich in den isolierenden Filmen 126 und 127 befinden, in Kontakt mit den niederohmigen Bereichen 108b und 108c des Oxidhalbleiterfilms 108 sind.
  • Es sei angemerkt, dass ein isolierender Nitridfilm 162 vorzugsweise bereitgestellt ist, um die leitenden Filme 134, 135, 136 und 137 zu bedecken. Der isolierende Nitridfilm 162 kann eine Diffusion von Verunreinigungen von außen verhindern.
  • In dem Oxidhalbleiterfilm 105 ist ein Element, das eine Sauerstofffehlstelle bildet, in einem Bereich enthalten, der nicht den leitenden Film 119 überlappt. In dem Oxidhalbleiterfilm 108 ist ein Element, das eine Sauerstofffehlstelle bildet, in einem Bereich enthalten, der nicht den leitenden Film 120 überlappt. Nachstehend werden als Verunreinigungselemente Elemente beschrieben, die Sauerstofffehlstellen in einem Oxidhalbleiterfilm bilden, indem sie diesem zugesetzt werden. Typische Beispiele für Verunreinigungselemente sind Wasserstoff, Bor, Kohlenstoff, Stickstoff, Fluor, Aluminium, Silizium, Phosphor, Chlor und Edelgaselemente. Typische Beispiele für Edelgaselemente sind Helium, Neon, Argon, Krypton und Xenon.
  • Bei dem isolierenden Film 126 handelt es sich um einen Film, der Wasserstoff enthält, und ein isolierender Nitridfilm ist ein typisches Beispiel dafür. Beispiele für einen isolierenden Nitridfilm umfassen einen Siliziumnitridfilm und einen Aluminiumnitridfilm. Der isolierende Film 126 ist in Kontakt mit den Oxidhalbleiterfilmen 105 und 108. Deshalb diffundiert Wasserstoff, der in dem isolierenden Film 126 enthalten ist, in die Oxidhalbleiterfilme 105 und 108. In den Oxidhalbleiterfilmen 105 und 108 ist folglich viel Wasserstoff in einem Bereich in Kontakt mit dem isolierenden Film 126 enthalten.
  • Wenn dem Oxidhalbleiter das Verunreinigungselement zugesetzt wird, wird eine Bindung zwischen einem Metallelement und Sauerstoff in dem Oxidhalbleiter getrennt, wodurch eine Sauerstofffehlstelle gebildet wird. Wenn einem Oxidhalbleiter, in dem durch Zusatz eines Verunreinigungselementes eine Sauerstofffehlstelle gebildet wird, Wasserstoff zugesetzt wird, tritt Wasserstoff in eine Sauerstoffleerstelle ein und bildet ein Donatorniveau in der Nähe des Leitungsbandes; daher wird die Leitfähigkeit des Oxidhalbleiters erhöht. Folglich kann ein Oxidleiter ausgebildet werden. Deshalb weist der Oxidleiter eine lichtdurchlässige Eigenschaft auf. Hier bezeichnet ein Oxidleiter einen Oxidhalbleiter, der zu einem Leiter geworden ist.
  • Der Oxidleiter ist ein entarteter Halbleiter, und es wird angedeutet, dass die Leitungsbandkante mit dem Fermi-Niveau übereinstimmt oder im Wesentlichen übereinstimmt. Aus diesem Grund wird ein ohmscher Kontakt zwischen einem Oxidleiterfilm und leitenden Filmen gebildet, die als Source-Elektrode und Drain-Elektrode dienen; daher kann der Kontaktwiderstand zwischen dem Oxidleiterfilm und den leitenden Filmen verringert werden, die als Source-Elektrode und Drain-Elektrode dienen.
  • Mit anderen Worten: Die niederohmigen Bereiche 105b, 105c, 108b und 108c dienen als Source-Bereiche und Drain-Bereiche.
  • In dem Fall, in dem die leitenden Filme 134, 135, 136 und 137 unter Verwendung eines leitenden Materials ausgebildet werden, das leicht an Sauerstoff gebunden wird, wie beispielsweise Wolfram, Titan, Aluminium, Kupfer, Molybdän, Chrom, Tantal, eine Legierung eines beliebigen dieser Materialien oder dergleichen, wird Sauerstoff, der in den Oxidhalbleiterfilmen enthalten ist, an das in den leitenden Filmen 134, 135, 136 und 137 enthaltene leitende Material gebunden, und eine Sauerstofffehlstelle wird in den Oxidhalbleiterfilmen 105 und 108 gebildet. Außerdem wird in einigen Fällen ein Teil der Bestandselemente des leitenden Materials, das die leitenden Filme 134, 135, 136 und 137 bildet, in die Oxidhalbleiterfilme 105 und 108 gemischt. Die niederohmigen Bereiche 105b, 105c, 108b und 108c in Kontakt mit den leitenden Filmen 134, 135, 136 und 137 weisen folglich höhere Leitfähigkeit auf und dienen als Source-Bereiche und Drain-Bereiche.
  • In dem Fall, in dem es sich bei dem Verunreinigungselement um ein Edelgaselement handelt und die Oxidhalbleiterfilme 105 und 108 durch ein Sputterverfahren ausgebildet werden, enthalten die niederohmigen Bereiche 105b, 105c, 108b und 108c jeweils ein Edelgaselement. Zusätzlich sind die Konzentrationen des Edelgaselementes in den niederohmigen Bereichen 105b, 105c, 108b und 108c höher als diejenigen in den Kanalbereichen 105a und 108a. Die Gründe dafür sind wie folgt: In dem Fall, in dem die Oxidhalbleiterfilme 105 und 108 durch ein Sputterverfahren ausgebildet werden, wird ein Edelgas als Sputtergas verwendet, so dass die Oxidhalbleiterfilme 105 und 108 das Edelgas enthalten; und ein Edelgas wird bewusst den niederohmigen Bereichen 105b, 105c, 108b und 108c zugesetzt, um Sauerstofffehlstellen in den niederohmigen Bereichen 105b, 105c, 108b und 108c zu bilden. Es sei angemerkt, dass ein Edelgaselement verschieden von demjenigen, das den Kanalbereichen 105a und 108a zugesetzt wird, den niederohmigen Bereichen 105b, 105c, 108b und 108c zugesetzt werden kann.
  • Da die niederohmigen Bereiche 105b und 105c in Kontakt mit dem isolierenden Film 126 sind, ist die Wasserstoffkonzentration in den niederohmigen Bereichen 105b und 105c höher als die Wasserstoffkonzentration in dem Kanalbereich 105a. Zudem ist, da die niederohmigen Bereiche 108b und 108c in Kontakt mit dem isolierenden Film 126 sind, die Wasserstoffkonzentration in den niederohmigen Bereichen 108b und 108c höher als die Wasserstoffkonzentration in dem Kanalbereich 108a.
  • In den niederohmigen Bereichen 105b, 105c, 108b und 108c können die durch SIMS gemessenen Wasserstoffkonzentrationen höher als oder gleich 8 × 1019 Atome/cm3, höher als oder gleich 1 × 1020 Atome/cm3 oder höher als oder gleich 5 × 1020 Atome/cm3 sein. Es sei angemerkt, dass in den Kanalbereichen 105a und 108a die durch SIMS gemessenen Wasserstoffkonzentrationen niedriger als oder gleich 5 × 1019 Atome/cm3, niedriger als oder gleich 1 × 1019 Atome/cm3, niedriger als oder gleich 5 × 1018 Atome/cm3, niedriger als oder gleich 1 × 1018 Atome/cm3, niedriger als oder gleich 5 × 1017 Atome/cm3 oder niedriger als oder gleich 1 × 1016 Atome/cm3 sein können.
  • Die niederohmigen Bereiche 105b, 105c, 108b und 108c weisen höhere Wasserstoffkonzentrationen auf als die Kanalbereiche 105a und 108a und weisen mehr Sauerstofffehlstellen auf als die Kanalbereiche 105a und 108a, da Edelgaselemente zugesetzt worden sind. Deshalb weisen die niederohmigen Bereiche 105b, 105c, 108b und 108c höhere Leitfähigkeit auf und dienen als Source-Bereiche und Drain-Bereiche. Der spezifische Widerstand der niederohmigen Bereiche 105b, 105c, 108b und 108c kann typischerweise höher als oder gleich 1 × 10–3 Ωcm und niedriger als 1 × 104 Ωcm, oder höher als oder gleich 1 × 10–3 Ωcm und niedriger als 1 × 10–1 Ωcm sein.
  • Es sei angemerkt, dass dann, wenn in den niederohmigen Bereichen 105b, 105c, 108b und 108c die Menge an Wasserstoff kleiner als oder ebenso groß wie die Menge an Sauerstofffehlstellen ist, Wasserstoff leicht von der Sauerstofffehlstelle eingefangen wird und nicht so einfach in die Kanalbereiche 105a und 108a diffundiert. Als Ergebnis können selbstsperrende (normally-off) Transistoren hergestellt werden.
  • Überdies kann, falls in den niederohmigen Bereichen 105b, 105c, 108b und 108c die Menge an Sauerstofffehlstellen größer ist als die Menge an Wasserstoff, die Ladungsträgerdichte der niederohmigen Bereiche 105b, 105c, 108b und 108c gesteuert werden, indem die Menge an Wasserstoff gesteuert wird. Alternativ kann, falls in den niederohmigen Bereichen 105b, 105c, 108b und 108c die Menge an Wasserstoff größer ist als die Menge an Sauerstofffehlstellen, die Ladungsträgerdichte der niederohmigen Bereiche 105b, 105c, 108b und 108c gesteuert werden, indem die Menge an Sauerstofffehlstellen gesteuert wird. Es sei angemerkt, dass dann, wenn die Ladungsträgerdichte der niederohmigen Bereiche 105b, 105c, 108b und 108c in den Transistoren höher als oder gleich 5 × 1018/cm3, höher als oder gleich 1 × 1019/cm3 oder höher als oder gleich 1 × 1020/cm3 ist, der Widerstand zwischen dem Kanalbereich 105a und den leitenden Filmen 134 und 135, die als Source- und Drain-Elektroden dienen, und zwischen dem Kanalbereich 108a und den leitenden Filmen 136 und 137, die als Source- und Drain-Elektroden dienen, niedrig ist und ein hoher Durchlassstrom erhalten werden kann.
  • Bei den bei dieser Ausführungsform beschriebenen Transistoren 100a und 100b sind die niederohmigen Bereiche 105b und 105c zwischen dem Kanalbereich 105a und den leitenden Filmen 134 und 135 angeordnet, die als Source- und Drain-Elektroden dienen, und sind die niederohmigen Bereiche 108b und 108c zwischen dem Kanalbereich 108a und den leitenden Filmen 136 und 137 angeordnet, die als Source- und Drain-Elektroden dienen; deshalb weisen die Transistoren einen niedrigen parasitären Widerstand auf.
  • Bei dem Transistor 100a überlappt außerdem der leitende Film 119 die leitenden Filme 134 und 135 nicht; deshalb kann die parasitäre Kapazität zwischen dem leitenden Film 119 und jedem der leitenden Filme 134 und 135 verringert werden. Bei dem Transistor 100b überlappt der leitende Film 120 die leitenden Filme 136 und 137 nicht; deshalb kann die parasitäre Kapazität zwischen dem leitenden Film 120 und jedem der leitenden Filme 136 und 137 verringert werden.
  • Folglich weisen die Transistoren 100a und 100b einen hohen Durchlassstrom und eine hohe Feldeffektbeweglichkeit auf.
  • Bei dem Transistor 100a wird dem Oxidhalbleiterfilm 105 das Verunreinigungselement zugesetzt, wobei der leitende Film 119 als Maske verwendet wird. Bei dem Transistor 100b wird dem Oxidhalbleiterfilm 108 das Verunreinigungselement zugesetzt, wobei der leitende Film 120 als Maske verwendet wird. Das heißt: Die niederohmigen Bereiche können selbstjustiert ausgebildet werden.
  • Bei dem Transistor 100a können dem leitenden Film 102 und dem leitenden Film 119 unterschiedliche Potentiale zugeführt werden, wenn sie nicht miteinander verbunden sind; daher kann die Schwellenspannung des Transistors 100a gesteuert werden. Alternativ können, indem, wie in 1A und 2B gezeigt, dem leitenden Film 102 und dem leitenden Film 119, welche durch eine Öffnung 113 miteinander verbunden sind, das gleiche Potential zugeführt wird, Schwankungen der Anfangseigenschaften verringert werden, und es können eine Verschlechterung des Transistors infolge des negativen Gate-Vorspannung-Temperatur-(negative gate bias-temperature, -GBT-)Stresstests und eine Veränderung der steigenden Spannung des Durchlassstroms bei verschiedenen Drain-Spannungen unterdrückt werden. Außerdem beeinflussen dann, wenn, wie in 2B gezeigt, der leitende Film 102 und der leitende Film 119 miteinander verbunden sind, elektrische Felder der leitenden Filme 102 und 119 eine Oberseite und eine Seitenfläche des Oxidhalbleiterfilms 105, so dass Ladungsträger in dem gesamten Oxidhalbleiterfilm 105 fließen. Mit anderen Worten: Ein Bereich, in dem Ladungsträger fließen, vergrößert sich in der Dickenrichtung des Films, so dass das Ausmaß der Ladungsträgerbewegung erhöht wird. Als Ergebnis werden der Durchlassstrom und die Feldeffektbeweglichkeit des Transistors 100a erhöht. Aufgrund des hohen Durchlassstroms kann der Transistor 100a eine kleine planare Fläche aufweisen. Folglich kann eine Anzeigevorrichtung mit einem schmalen Rahmen hergestellt werden, bei der die Fläche, die von einem Treiberschaltungsabschnitt eingenommen wird, klein ist.
  • Darüber hinaus können bei der Anzeigevorrichtung der Transistor, der in dem Treiberschaltungsabschnitt enthalten ist, und der Transistor, der in dem Pixelabschnitt enthalten ist, unterschiedliche Kanallängen aufweisen.
  • Typischerweise kann die Kanallänge des Transistors 100a, der in dem Treiberschaltungsabschnitt enthalten ist, kleiner als 2,5 μm, oder größer als oder gleich 1,45 μm und kleiner als oder gleich 2,2 μm sein. Die Kanallänge des Transistors 100b, der in dem Pixelabschnitt enthalten ist, kann größer als oder gleich 2,5 μm, oder größer als oder gleich 2,5 μm und kleiner als oder gleich 20 μm sein.
  • Wenn die Kanallänge des Transistors 100a, der in dem Treiberschaltungsabschnitt enthalten ist, kleiner als 2,5 μm, bevorzugt größer als oder gleich 1,45 μm und kleiner als oder gleich 2,2 μm ist, kann im Vergleich zu dem Transistor 100b, der in dem Pixelabschnitt enthalten ist, die Feldeffektbeweglichkeit erhöht werden, und die Menge an Durchlassstrom kann erhöht werden. Folglich kann ein Treiberschaltungsabschnitt ausgebildet werden, der mit hoher Geschwindigkeit arbeiten kann. Außerdem kann eine Anzeigevorrichtung hergestellt werden, bei der die Fläche, die von einem Treiberschaltungsabschnitt eingenommen wird, klein ist.
  • Unter Verwendung des Transistors mit hoher Feldeffektbeweglichkeit kann eine Demultiplexer-Schaltung in einer Signalleitungstreiberschaltung ausgebildet werden, die ein Beispiel für den Treiberschaltungsabschnitt ist. Eine Demultiplexer-Schaltung verteilt ein Eingangssignal an eine Vielzahl von Ausgängen; daher kann die Demultiplexer-Schaltung die Anzahl von Eingangsanschlüssen für Eingangssignale verringern. Zum Beispiel kann dann, wenn ein Pixel ein rotes Subpixel, ein grünes Subpixel und ein blaues Subpixel beinhaltet und eine Demultiplexer-Schaltung entsprechend jedem Pixel bereitgestellt ist, ein Eingangssignal durch die Demultiplexer-Schaltung verteilt und in jedes Subpixel eingegeben werden. Folglich kann die Anzahl von Eingangsanschlüssen auf 1/3 verringert werden.
  • Der Transistor 100b mit hohem Durchlassstrom ist in dem Pixelabschnitt bereitgestellt; daher kann eine Signalverzögerung in Leitungen verringert werden und kann eine Ungleichmäßigkeit der Anzeige auch in einer großen Anzeigevorrichtung oder einer hochauflösenden Anzeigevorrichtung unterdrückt werden, bei denen die Anzahl von Leitungen zunimmt.
  • Wenn, wie oben beschrieben, ein Treiberschaltungsabschnitt unter Verwendung eines Transistors, der mit hoher Geschwindigkeit arbeiten kann, ausgebildet wird und ein Pixelabschnitt unter Verwendung eines Transistors mit geringer parasitärer Kapazität und niedrigem parasitärem Widerstand ausgebildet wird, kann eine hochauflösende Anzeigevorrichtung hergestellt werden, die zum Betrieb mit doppelter Bildfrequenz geeignet ist.
  • Im Folgenden wird die Struktur, die in 2A und 2B gezeigt ist, ausführlich beschrieben.
  • Verschiedene Substrate können ohne besondere Beschränkung als das Substrat 101 verwendet werden. Beispiele für das Substrat umfassen ein Halbleitersubstrat (z. B. ein einkristallines Substrat oder ein Siliziumsubstrat), ein SOI-Substrat, ein Glassubstrat, ein Quarzsubstrat, ein Kunststoffsubstrat, ein Metallsubstrat, ein Edelstahlsubstrat, ein Substrat, das eine Edelstahlfolie enthält, ein Wolframsubstrat, ein Substrat, das eine Wolframfolie enthält, ein flexibles Substrat, einen Befestigungsfilm, Papier, das ein Fasermaterial enthält, und einen Basismaterialfilm. Beispiele für das Glassubstrat sind ein Bariumborosilikatglas-Substrat, ein Aluminoborosilikatglas-Substrat und ein Kalknatronglas-Substrat. Beispiele für ein flexibles Substrat, einen Befestigungsfilm, einen Basismaterialfilm oder dergleichen sind wie folgt: Kunststoffe, die typischerweise Polyethylenterephthalat (PET), Polyethylennaphthalat (PEN) und Polyethersulfon (PES) sind, ein synthetisches Harz, wie z. B. Acryl, Polypropylen, Polyvinylfluorid, Polyvinylchlorid, Polyester, Polyamid, Polyimid, Aramid, Epoxid, ein durch Verdampfung ausgebildeter anorganischer Film und Papier. Insbesondere ist es dann, wenn ein Transistor unter Verwendung eines Halbleitersubstrats, eines einkristallinen Substrats, eines SOI-Substrats oder dergleichen ausgebildet wird, möglich, einen Transistor mit weniger Schwankungen der Eigenschaften, Größe, Form oder dergleichen, mit hoher Stromversorgungsfähigkeit und mit geringer Größe auszubilden. Durch Ausbilden einer Schaltung unter Verwendung eines derartigen Transistors kann der Stromverbrauch der Schaltung verringert werden oder kann die Schaltung hoch integriert werden.
  • Ein flexibles Substrat kann als das Substrat 101 verwendet werden, und die Transistoren können direkt auf dem flexiblen Substrat bereitgestellt werden. Alternativ kann eine Trennschicht zwischen dem Substrat 101 und jedem der Transistoren bereitgestellt werden. Die Trennschicht kann verwendet werden, wenn ein Teil oder die gesamte Halbleitervorrichtung, die über der Trennschicht ausgebildet ist, von dem Substrat 101 getrennt und auf ein anderes Substrat übertragen wird. In einem solchen Fall können die Transistoren auch auf ein Substrat mit niedriger Wärmebeständigkeit oder ein flexibles Substrat übertragen werden. Für die vorstehende Trennschicht kann man beispielsweise eine Schichtanordnung aus anorganischen Filmen, nämlich einem Wolframfilm und einem Siliziumoxidfilm, oder einen organischen Harzfilm aus Polyimid oder dergleichen verwenden, der über einem Substrat ausgebildet ist.
  • Beispiele für ein Substrat, auf das die Transistoren übertragen werden, umfassen zusätzlich zu den oben beschriebenen Substraten, über denen Transistoren ausgebildet werden können, ein Papiersubstrat, ein Zellglassubstrat, ein Aramidfilm-Substrat, ein Polyimidfilm-Substrat, ein Steinsubstrat, ein Holzsubstrat, ein Stoffsubstrat (darunter auch eine Naturfaser (z. B. Seide, Baumwolle oder Hanf), eine Kunstfaser (z. B. Nylon, Polyurethan oder Polyester), eine Regeneratfaser (z. B. Acetat, Cupro, Viskose oder regenerierter Polyester) oder dergleichen), ein Ledersubstrat, ein Gummisubstrat und dergleichen. Wenn ein derartiges Substrat verwendet wird, kann ein Transistor mit ausgezeichneten Eigenschaften oder ein Transistor mit niedrigem Stromverbrauch ausgebildet werden, kann eine Vorrichtung mit hoher Beständigkeit oder hoher Wärmebeständigkeit bereitgestellt werden, oder kann eine Verringerung des Gewichts oder der Dicke erzielt werden.
  • Der isolierende Film 104 kann als einzelne Schicht oder Schichtanordnung unter Verwendung eines isolierenden Oxidfilms oder eines isolierenden Nitridfilms ausgebildet werden. Es sei angemerkt, dass mindestens Bereiche des isolierenden Films 104, die in Kontakt mit den Oxidhalbleiterfilmen 105 und 108 sind, vorzugsweise unter Verwendung eines isolierenden Oxidfilms ausgebildet werden, um die Eigenschaften der Grenzfläche zu den Oxidhalbleiterfilmen 105 und 108 zu verbessern. Wenn der isolierende Film 104 unter Verwendung eines isolierenden Oxidfilms ausgebildet wird, von dem durch Erwärmung Sauerstoff abgegeben wird, kann Sauerstoff, der in dem isolierenden Film 104 enthalten ist, durch eine Wärmebehandlung in die Oxidhalbleiterfilme 105 und 108 bewegt werden. Ein Bereich des isolierenden Films 104, der in Kontakt mit dem leitenden Film 102 ist, wird vorzugsweise unter Verwendung eines isolierenden Nitridfilms ausgebildet, in welchem Falle verhindert werden kann, dass sich Metallelemente, die in dem leitenden Film 102 enthalten sind, in die Oxidhalbleiterfilme 105 und 108 bewegen.
  • Die Dicke des isolierenden Films 104 kann größer als oder gleich 50 nm, größer als oder gleich 100 nm und kleiner als oder gleich 3000 nm, oder größer als oder gleich 200 nm und kleiner als oder gleich 1000 nm sein. Durch Erhöhung der Dicke des isolierenden Films 104 kann die Menge an Sauerstoff, der von dem isolierenden Film 104 abgegeben wird, erhöht werden, und es können die Grenzflächenzustandsdichte an der Grenzfläche zwischen dem isolierenden Film 104 und jedem der Oxidhalbleiterfilme 105 und 108 sowie Sauerstofffehlstellen, die in dem Kanalbereich 105a des Oxidhalbleiterfilms 105 und dem Kanalbereich 108a des Oxidhalbleiterfilms 108 enthalten sind, verringert werden.
  • Der isolierende Film 104 kann als einzelne Schicht oder Schichtanordnung unter Verwendung eines oder mehrerer von Siliziumoxid, Siliziumoxynitrid, Siliziumnitridoxid, Siliziumnitrid, Aluminiumoxid, Hafniumoxid, Galliumoxid, einem Ga-Zn-Oxid und dergleichen ausgebildet werden.
  • Hier wird der isolierende Film 104 ausgebildet, indem isolierende Filme 104a und 104b übereinander geschichtet werden. Wenn ein isolierender Nitridfilm als der isolierende Film 104a verwendet wird, kann eine Diffusion der Metallelemente, die in dem leitenden Film 102 enthalten sind, verhindert werden. Wenn ein isolierender Oxidfilm als der isolierende Film 104b verwendet wird, kann beispielsweise die Grenzflächenzustandsdichte an der Grenzfläche zwischen dem isolierenden Film 104 und jedem der Oxidhalbleiterfilme 105 und 108 verringert werden.
  • Die Oxidhalbleiterfilme 105 und 108 werden typischerweise unter Verwendung eines Metalloxids, wie z. B. eines In-Ga-Oxids, eines In-Zn-Oxids oder eines In-M-Zn-Oxids ausgebildet (M ist Mg, Al, Ti, Ga, Y, Zr, La, Ce, Nd oder Hf). Es sei angemerkt, dass die Oxidhalbleiterfilme 105 und 108 lichtdurchlässige Eigenschaften aufweisen.
  • Es sei angemerkt, dass im Falle der Verwendung eines In-M-Zn-Oxids für die Oxidhalbleiterfilme 105 und 108, unter der Voraussetzung, dass die Summe von In und M 100 Atom-% beträgt, die In- und M-Anteile vorzugsweise auf 25 Atom-% oder mehr bzw. weniger als 75 Atom-%, oder auf 34 Atom-% oder mehr bzw. weniger als 66 Atom-% eingestellt werden.
  • Die Energielücken der Oxidhalbleiterfilme 105 und 108 sind jeweils 2 eV oder mehr, 2,5 eV oder mehr oder 3 eV oder mehr.
  • Die Dicke jedes der Oxidhalbleiterfilme 105 und 108 kann größer als oder gleich 3 nm und kleiner als oder gleich 200 nm, größer als oder gleich 3 nm und kleiner als oder gleich 100 nm, oder größer als oder gleich 3 nm und kleiner als oder gleich 50 nm sein.
  • In dem Fall, in dem die Oxidhalbleiterfilme 105 und 108 ein In-M-Zn-Oxid enthalten (M ist Mg, Al, Ti, Ga, Y, Zr, La, Ce, Nd oder Hf), ist bevorzugt, dass das Atomverhältnis der Metallelemente eines Sputtertargets, das zum Ausbilden eines Films aus dem In-M-Zn-Oxid verwendet wird, In ≥ M und Zn ≥ M erfüllt. Als Atomverhältnis der Metallelemente des 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 die Atomverhältnisse der Metallelemente in den ausgebildeten Oxidhalbleiterfilmen 105 und 108 innerhalb eines Abweichungsbereiches von ±40% von dem vorstehenden Atomverhältnis der Metallelemente des Sputtertargets schwanken.
  • Wenn Silizium oder Kohlenstoff, welche die zur Gruppe 14 gehörenden Elemente sind, in den Oxidhalbleiterfilmen 105 und 108 enthalten ist, nehmen Sauerstofffehlstellen in den Oxidhalbleiterfilmen 105 und 108 zu, und die Oxidhalbleiterfilme 105 und 108 werden zu n-Typ-Filmen. Deshalb können die Silizium- oder Kohlenstoffkonzentrationen (die durch SIMS gemessene Konzentration) in den Oxidhalbleiterfilmen 105 und 108, insbesondere in den Kanalbereichen 105a und 108a, auf 2 × 1018 Atome/cm3 oder niedriger oder 2 × 1017 Atome/cm3 oder niedriger eingestellt werden. Als Ergebnis weisen die Transistoren jeweils eine positive Schwellenspannung (selbstsperrende Eigenschaften) auf.
  • Des Weiteren können die durch SIMS gemessenen Alkalimetall- oder Erdalkalimetallkonzentrationen in den Oxidhalbleiterfilmen 105 und 108, insbesondere in den Kanalbereichen 105a und 108a, niedriger als oder gleich 1 × 1018 Atome/cm3 oder niedriger als oder gleich 2 × 1016 Atome/cm3 sein.
  • Alkalimetall und Erdalkalimetall könnten Ladungsträger erzeugen, wenn sie an einen Oxidhalbleiter gebunden werden, in welchem Falle der Sperrstrom der Transistoren ansteigen könnte. Deshalb werden vorzugsweise die Alkalimetall- oder Erdalkalimetallkonzentrationen in den Kanalbereichen 105a und 108a verringert. Als Ergebnis weisen die Transistoren jeweils eine positive Schwellenspannung (selbstsperrende Eigenschaften) auf.
  • Ferner werden dann, wenn Stickstoff in den Oxidhalbleiterfilmen 105 und 108, insbesondere in den Kanalbereichen 105a und 108a, enthalten ist, die als Ladungsträger dienenden Elektronen erzeugt, wird die Ladungsträgerdichte erhöht und werden die Oxidhalbleiterfilme 105 und 108 in einigen Fällen zu n-Typ-Filmen. Folglich ist es wahrscheinlich, dass ein Transistor, der einen Stickstoff enthaltenden Oxidhalbleiterfilm beinhaltet, selbstleitende (normally-on) Eigenschaften aufweist. Deshalb wird Stickstoff in den Oxidhalbleiterfilmen, insbesondere in den Kanalbereichen 105a und 108a, vorzugsweise so weit wie möglich verringert. Die durch SIMS gemessenen Stickstoffkonzentrationen können beispielsweise auf 5 × 1018 Atome/cm3 oder niedriger eingestellt werden.
  • Indem die Verunreinigungselemente in den Oxidhalbleiterfilmen 105 und 108, insbesondere in den Kanalbereichen 105a und 108a, verringert werden, kann die Ladungsträgerdichte der Oxidhalbleiterfilme gesenkt werden. In den Oxidhalbleiterfilmen 105 und 108, insbesondere in den Kanalbereichen 105a und 108a, kann die Ladungsträgerdichte auf 1 × 1017/cm3 oder niedriger, 1 × 1015/cm3 oder niedriger, 1 × 1013/cm3 oder niedriger, 8 × 1011/cm3 oder niedriger oder 1 × 1011/cm3 oder niedriger, bevorzugt niedriger als 1 × 1010/cm3 und 1 × 10–9/cm3 oder höher eingestellt werden.
  • Oxidhalbleiterfilme, die jeweils eine niedrige Verunreinigungskonzentration und eine niedrige Dichte der Defektzustände aufweisen, können als die Oxidhalbleiterfilme 105 und 108 verwendet werden, in welchem Falle die Transistoren viel bessere elektrische Eigenschaften aufweisen können. 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 geringe Ladungsträgererzeugungsquellen auf und weist deshalb in einigen Fällen eine niedrige Ladungsträgerdichte auf. Daher ist es wahrscheinlich, dass ein Transistor mit dem Oxidhalbleiterfilm, in dem ein Kanalbereich gebildet wird, eine positive Schwellenspannung (selbstsperrende Eigenschaften) aufweist. Ein hochreiner intrinsischer oder im Wesentlichen hochreiner intrinsischer Oxidhalbleiterfilm weist in einigen Fällen eine niedrige Dichte der Defektzustände und daher eine niedrige Dichte der Einfangzustände auf. Des Weiteren weist ein hochreiner intrinsischer oder im Wesentlichen hochreiner intrinsischer Oxidhalbleiterfilm einen sehr niedrigen Sperrstrom auf. Der Sperrstrom kann bei einer Spannung (Drain-Spannung) zwischen einer Source-Elektrode und einer Drain-Elektrode von 1 V bis 10 V niedriger als oder ebenso hoch wie die Messgrenze eines Halbleiterparameteranalysators, d. h. niedriger als oder gleich 1 × 10–13 A, sein. Deshalb weist der Transistor, dessen Kanalbereich in dem Oxidhalbleiterfilm gebildet wird, in einigen Fällen geringe Schwankungen der elektrischen Eigenschaften und hohe Zuverlässigkeit auf.
  • Die Oxidhalbleiterfilme 105 und 108 können jeweils 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, oder eine amorphe Struktur. Unter den nicht-einkristallinen Strukturen weist die amorphe Struktur die höchste Dichte der Defektzustände auf, während der CAAC-OS die niedrigste Dichte der Defektzustände aufweist.
  • Es sei angemerkt, dass es sich bei den Oxidhalbleiterfilmen 105 und 108 um Mischfilme handeln kann, die zwei oder mehr der folgenden Bereiche umfassen: 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 Struktur, einem CAAC-OS-Bereich und einem Bereich mit einer einkristallinen Struktur.
  • Es sei angemerkt, dass sich in dem Oxidhalbleiterfilm 105 der Kanalbereich 105a und die niederohmigen Bereiche 105b und 105c bezüglich der Kristallinität voneinander unterscheiden können. In dem Oxidhalbleiterfilm 108 können sich der Kanalbereich 108a und die niederohmigen Bereiche 108b und 108c bezüglich der Kristallinität voneinander unterscheiden. Dies ist darauf zurückzuführen, dass dann, wenn den niederohmigen Bereichen 105b, 105c, 108b und 108c das Verunreinigungselement zugesetzt wird, die niederohmigen Bereiche 105b, 105c, 108b und 108c beschädigt werden, so dass ihre Kristallinität gesenkt wird.
  • Die isolierenden Filme 116 und 117 können als einzelne Schicht oder Schichtanordnung unter Verwendung eines isolierenden Oxidfilms oder eines isolierenden Nitridfilms ausgebildet werden. Es sei angemerkt, dass mindestens Bereiche der isolierenden Filme 116 und 117, die in Kontakt mit dem Oxidhalbleiterfilm 105 bzw. dem Oxidhalbleiterfilm 108 sind, vorzugsweise unter Verwendung eines isolierenden Oxidfilms ausgebildet werden, um die Eigenschaften der Grenzfläche zu den Oxidhalbleiterfilmen 105 und 108 zu verbessern. Die isolierenden Filme 116 und 117 können als einzelne Schicht oder Schichtanordnung unter Verwendung eines oder mehrerer von Siliziumoxid, Siliziumoxynitrid, Siliziumnitridoxid, Siliziumnitrid, Aluminiumoxid, Hafniumoxid, Galliumoxid, einem Ga-Zn-Oxid und dergleichen ausgebildet werden.
  • Darüber hinaus kann, indem ein isolierender Film mit einem Sperreffekt gegen Sauerstoff, Wasserstoff, Wasser und dergleichen als jeder der isolierenden Filme 116 und 117 bereitgestellt wird, verhindert werden, dass Sauerstoffaus den Oxidhalbleiterfilmen 105 und 108 nach außen diffundiert und Wasserstoff, Wasser oder dergleichen von außen in die Oxidhalbleiterfilme 105 und 108 eindringt. Als Beispiele für den isolierenden Film mit einem Sperreffekt gegen Sauerstoff, Wasserstoff, Wasser und dergleichen können ein Aluminiumoxidfilm, ein Aluminiumoxynitridfilm, ein Galliumoxidfilm, ein Galliumoxynitridfilm, ein Yttriumoxidfilm, ein Yttriumoxynitridfilm, ein Hafniumoxidfilm und ein Hafniumoxynitridfilm angegeben werden.
  • Die isolierenden Filme 116 und 117 können unter Verwendung eines High-k-Materials, wie z. B. Hafniumsilikat (HfSiOx), Hafniumsilikat, dem Stickstoff zugesetzt ist (HfSixOyNz), Hafniumaluminat, dem Stickstoff zugesetzt ist (HfAlxOyNz), Hafniumoxid oder Yttriumoxid, ausgebildet werden, so dass der Gate-Leckstrom der Transistoren verringert werden kann.
  • Wenn die isolierenden Filme 116 und 117 unter Verwendung eines isolierenden Oxidfilms ausgebildet werden, von dem durch Erwärmung Sauerstoff abgegeben wird, kann Sauerstoff, der in den isolierenden Filmen 116 und 117 enthalten ist, durch eine Wärmebehandlung in den Oxidhalbleiterfilm 105 bzw. den Oxidhalbleiterfilm 108 bewegt werden.
  • Die Dicke jedes der isolierenden Filme 116 und 117 kann größer als oder gleich 5 nm und kleiner als oder gleich 400 nm, größer als oder gleich 5 nm und kleiner als oder gleich 300 nm, oder größer als oder gleich 10 nm und kleiner als oder gleich 250 nm sein.
  • Die leitenden Filme 119 und 120 können unter Verwendung eines Metallelementes, das aus Aluminium, Chrom, Kupfer, Tantal, Titan, Molybdän, Nickel, Eisen, Kobalt und Wolfram ausgewählt wird, einer Legierung, die ein beliebiges dieser Metallelemente als Bestandteil enthält, einer Legierung, die beliebige dieser Metallelemente in Kombination enthält, oder dergleichen ausgebildet werden. Ferner kann/können ein oder mehrere Metallelement/e, das/die aus Mangan und Zirconium ausgewählt wird/werden, verwendet werden. Die leitenden Filme 119 und 120 können ferner eine einschichtige Struktur oder eine mehrschichtige Struktur aufweisen, die zwei oder mehr Schichten umfasst. Zum Beispiel kann eine beliebige der folgenden Strukturen verwendet werden: eine einschichtige Struktur eines Silizium enthaltenden Aluminiumfilms, eine einschichtige Struktur eines Mangan enthaltenden Kupferfilms, eine zweischichtige Struktur, bei der ein Titanfilm über einem Aluminiumfilm 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 Mangan enthaltenden Kupferfilm angeordnet ist, eine dreischichtige Struktur, bei der ein Titanfilm, ein Aluminiumfilm und ein Titanfilm 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. Des Weiteren kann ein Legierungsfilm oder ein Nitridfilm, der Aluminium und ein oder mehrere Element/e enthält, das/die aus Titan, Tantal, Wolfram, Molybdän, Chrom, Neodym und Scandium ausgewählt wird/werden, verwendet werden.
  • Alternativ können die leitenden Filme 119 und 120 unter Verwendung eines lichtdurchlässigen leitenden Materials, wie z. B. Indiumzinnoxid, Indiumoxid, das Wolframoxid enthält, Indiumzinkoxid, das Wolframoxid enthält, Indiumoxid, das Titanoxid enthält, Indiumzinnoxid, das Titanoxid enthält, Indiumzinkoxid oder Indiumzinnoxid, das Siliziumoxid enthält, ausgebildet werden. Es ist auch möglich, eine mehrschichtige Struktur zu verwenden, die unter Verwendung des vorstehenden lichtdurchlässigen leitenden Materials und des vorstehenden Metallelementes ausgebildet wird.
  • Die Dicke jedes der leitenden Filme 119 und 120 kann größer als oder gleich 30 nm und kleiner als oder gleich 500 nm, oder größer als oder gleich 100 nm und kleiner als oder gleich 400 nm sein.
  • Die leitenden Filme 134, 135, 136 und 137 dienen als Source-Elektroden und Drain-Elektroden. Die leitenden Filme 134, 135, 136 und 137 können ausgebildet werden, indem beliebige der Materialien und Strukturen für die leitenden Filme 119 und 120 in angemessener Weise verwendet werden.
  • Der isolierende Film 127 kann als einzelne Schicht oder Schichtanordnung unter Verwendung eines isolierenden Oxidfilms oder eines isolierenden Nitridfilms ausgebildet werden. Wenn der isolierende Film 127 unter Verwendung eines isolierenden Oxidfilms ausgebildet wird, von dem durch Erwärmung Sauerstoff abgegeben wird, kann Sauerstoff, der in dem isolierenden Film 127 enthalten ist, durch eine Wärmebehandlung in die Oxidhalbleiterfilme 105 und 108 bewegt werden.
  • Der isolierende Film 127 kann als einzelne Schicht oder Schichtanordnung unter Verwendung eines oder mehrerer von Siliziumoxid, Siliziumoxynitrid, Siliziumnitridoxid, Siliziumnitrid, Aluminiumoxid, Hafniumoxid, Galliumoxid, einem Ga-Zn-Oxid und dergleichen ausgebildet werden.
  • Die Dicke des isolierenden Films 127 kann größer als oder gleich 30 nm und kleiner als oder gleich 500 nm, oder größer als oder gleich 100 nm und kleiner als oder gleich 400 nm sein.
  • <Struktur 2 der Halbleitervorrichtung>
  • Als Nächstes wird eine weitere Struktur der Halbleitervorrichtung anhand von 3A und 3B beschrieben. Dabei weisen ein Oxidhalbleiterfilm eines Transistors 100c, der in einem Treiberschaltungsabschnitt ausgebildet ist, und ein Oxidhalbleiterfilm eines Transistors 100d, der in einem Pixelabschnitt ausgebildet ist, unterschiedliche Atomverhältnisse der Metallelemente auf.
  • In dem Oxidhalbleiterfilm 105, der in dem Transistor 100c enthalten ist, ist der Anteil an In-Atomen höher als derjenige an M-Atomen (M ist Mg, Al, Ti, Ga, Y, Zr, La, Ce, Nd oder Hf). In dem Fall, in dem der Oxidhalbleiterfilm 105 ein In-M-Zn-Oxid enthält (M ist Mg, Al, Ti, Ga, Y, Zr, La, Ce, Nd oder Hf) und ein Target mit einem Atomverhältnis der Metallelemente von In:M:Zn = x1:y1:z1 beim Ausbilden des Oxidhalbleiterfilms 105 verwendet wird, ist x1/y1 vorzugsweise größer als 1 und kleiner als oder gleich 6. Typische Beispiele für das Atomverhältnis der Metallelemente des Targets sind 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, In:M:Zn = 3:1:3 und In:M:Zn = 3:1:4.
  • In dem Oxidhalbleiterfilm 108, der in dem Transistor 100d enthalten ist, ist der Anteil an In-Atomen niedriger als oder ebenso hoch wie derjenige an M-Atomen (M ist Mg, Al, Ti, Ga, Y, Zr, La, Ce, Nd oder Hf). In dem Fall, in dem der Oxidhalbleiterfilm 108 ein In-M-Zn-Oxid enthält (Mist Mg, Al, Ti, Ga, Y, Zr, La, Ce, Nd oder Hf) und ein Target mit einem Atomverhältnis der Metallelemente von In:M:Zn = x2:y2:z2 beim Ausbilden des Oxidhalbleiterfilms 108 verwendet wird, ist x2/y2 bevorzugt größer als oder gleich 1/6 und kleiner als oder gleich 1 und ist z2/y2 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 als der Oxidhalbleiterfilm 108 leicht 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, 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.
  • In dem Oxidhalbleiterfilm 105, der in dem Transistor 100c enthalten ist, ist der Anteil an In-Atomen höher als derjenige an M-Atomen (M ist Mg, Al, Ti, Ga, Y, Zr, La, Ce, Nd oder Hf). Deshalb ist die Feldeffektbeweglichkeit hoch. Typischerweise hat der Transistor eine Feldeffektbeweglichkeit von höher als 10 cm2/V·s und niedriger als 60 cm2/V·s, bevorzugt höher als oder gleich 15 cm2/V·s und niedriger als 50 cm2/V·s. Jedoch steigt der Sperrstrom des Transistors durch Lichtbestrahlung an. Dadurch wird ermöglicht, dass der leitende Film 102 als lichtundurchlässiger Film dient. Alternativ wird dann, wenn der leitende Film 102 nicht bereitgestellt ist und ein lichtundurchlässiger Film in dem Treiberschaltungsabschnitt bereitgestellt ist, ein Transistor mit hoher Feldeffektbeweglichkeit und niedrigem Sperrstrom erhalten. Folglich kann ein Treiberschaltungsabschnitt ausgebildet werden, der mit hoher Geschwindigkeit arbeiten kann.
  • In dem Oxidhalbleiterfilm 108, der in dem Transistor 100b enthalten ist, ist der Anteil an In-Atomen niedriger als oder ebenso hoch wie derjenige an M-Atomen (M ist Mg, Al, Ti, Ga, Y, Zr, La, Ce, Nd oder Hf). Daher ist selbst dann, wenn der Oxidhalbleiterfilm mit Licht bestrahlt wird, der Erhöhungsbetrag des Sperrstroms gering. Deshalb kann, indem der Transistor mit dem Oxidhalbleiterfilm, in dem der Anteil an In-Atomen niedriger als oder ebenso hoch wie derjenige an M-Atomen ist (M ist Mg, Al, Ti, Ga, Y, Zr, La, Ce, Nd oder Hf), in dem Pixelabschnitt bereitgestellt wird, der Pixelabschnitt erhalten werden, der sich selten durch Lichtbestrahlung verschlechtert und hohe Anzeigequalität ermöglicht.
  • <Struktur 3 der Halbleitervorrichtung>
  • Als Nächstes wird eine weitere Struktur der Halbleitervorrichtung anhand von 4A und 4B beschrieben. Dabei weisen bei einem Transistor 100e, der in einem Treiberschaltungsabschnitt ausgebildet ist, und einem Transistor 100f, der in einem Pixelabschnitt ausgebildet ist, die als Gate-Elektroden dienenden leitenden Filme 119 und 120 jeweils eine mehrschichtige Struktur auf. 4A zeigt Querschnittsansichten der Transistoren 100e und 100f in der Kanallängsrichtung, und 4B zeigt Querschnittsansichten der Transistoren 100e und 100f in der Kanalquerrichtung.
  • Der leitende Film 119 umfasst einen leitenden Film 119a in Kontakt mit dem isolierenden Film 116 und einen leitenden Film 119b in Kontakt mit dem leitenden Film 119a. Der Endabschnitt des leitenden Films 119a ist weiter außen positioniert als der Endabschnitt des leitenden Films 119b. Mit anderen Worten hat der leitende Film 119a eine Form, bei der sich dessen Endabschnitt über den Endabschnitt des leitenden Films 119b hinaus erstreckt.
  • Der Endabschnitt des isolierenden Films 116 ist weiter außen positioniert als der Endabschnitt des leitenden Films 119a. Mit anderen Worten hat der isolierende Film 116 eine Form, bei der sich dessen Endabschnitt über den Endabschnitt des leitenden Films 119a hinaus erstreckt. Des Weiteren kann eine Seitenfläche des isolierenden Films 116 gekrümmt sein.
  • Der leitende Film 120 umfasst einen leitenden Film 120a in Kontakt mit dem isolierenden Film 117 und einen leitenden Film 120b in Kontakt mit dem leitenden Film 120a. Der Endabschnitt des leitenden Films 120a ist weiter außen positioniert als der Endabschnitt des leitenden Films 120b. Mit anderen Worten hat der leitende Film 120a eine Form, bei der sich dessen Endabschnitt über den Endabschnitt des leitenden Films 120b hinaus erstreckt.
  • Der Endabschnitt des isolierenden Films 117 ist weiter außen positioniert als der Endabschnitt des leitenden Films 120a. Mit anderen Worten hat der isolierende Film 117 eine Form, bei der sich dessen Endabschnitt über den Endabschnitt des leitenden Films 120a hinaus erstreckt. Des Weiteren kann eine Seitenfläche des isolierenden Films 117 gekrümmt sein.
  • Die leitenden Filme 119a und 120a können unter Verwendung von Titan, Tantal, Molybdän, Wolfram, einer Legierung eines beliebigen dieser Materialien, Titannitrid, Tantalnitrid, Molybdännitrid, Wolframnitrid oder dergleichen ausgebildet werden. Alternativ können die leitenden Filme 119a und 120a unter Verwendung einer Cu-X-Legierung (X ist Mn, Ni, Cr, Fe, Co, Mo, Ta oder Ti) oder dergleichen ausgebildet werden.
  • Die leitenden Filme 119b und 120b werden unter Verwendung eines niederohmigen Materials ausgebildet. Die leitenden Filme 119b und 120b können unter Verwendung von Kupfer, Aluminium, Gold, Silber, Wolfram oder dergleichen, einer Legierung, die ein beliebiges dieser Materialien enthält, einer Verbindung, die ein beliebiges dieser Materialien als Hauptbestandteil enthält, oder dergleichen ausgebildet werden.
  • In dem Fall, in dem die Cu-X-Legierung (X ist Mn, Ni, Cr, Fe, Co, Mo, Ta oder Ti) für die leitenden Filme 119a und 120a verwendet wird, wird in einigen Fällen durch eine Wärmebehandlung ein Bedeckungsfilm in einem Bereich jedes der leitenden Filme 119a und 120a ausgebildet, der in Kontakt mit einem isolierenden Film ist. Der Bedeckungsfilm enthält eine Verbindung, die X enthält. Beispiele für die Verbindung, die X enthält, umfassen ein Oxid aus X und ein Nitrid aus X. Wenn der Bedeckungsfilm an Oberflächen der leitenden Filme 119a und 120a ausgebildet wird, dient der Bedeckungsfilm als Sperrfilm, und es kann verhindert werden, dass Cu von dem Cu-X-Legierungsfilm in die Oxidhalbleiterfilme eindringt.
  • Es sei angemerkt, dass dann, wenn die Kupferkonzentrationen in den Kanalbereichen der Oxidhalbleiterfilme 105 und 108 niedriger als oder gleich 1 × 1018 Atome/cm3 sind, die Dichte der Einfangzustände für Elektronen an der Grenzfläche zwischen dem Oxidhalbleiterfilm 105 und dem als Gate-Isolierfilm dienenden isolierenden Film 116 und an der Grenzfläche zwischen dem Oxidhalbleiterfilm 108 und dem als Gate-Isolierfilm dienenden isolierenden Film 117 verringert werden kann. Folglich können Transistoren hergestellt werden, die jeweils einen sehr guten Subthreshold-Swing-Wert (S-Wert) aufweisen.
  • Wenn die leitenden Filme 119 und 120 sowie die isolierenden Filme 116 und 117, welche die in 4A und 4B gezeigten Formen haben, in den Transistoren 100e und 100f bereitgestellt sind, kann das elektrische Feld des Drain-Bereichs jedes der Transistoren abgeschwächt werden. Demzufolge kann eine Verschlechterung des Transistors aufgrund des elektrischen Feldes des Drain-Bereichs, wie z. B. eine Verschiebung der Schwellenspannung des Transistors, verhindert werden.
  • <Bandstruktur>
  • Als Nächstes werden Bandstrukturen entlang bestimmten Querschnitten des Transistors 100a in 2A beschrieben, der ein typisches Beispiel für einen Transistor dieser Ausführungsform ist.
  • 14A stellt eine Bandstruktur im O-P-Querschnitt dar, der die Kanalbereiche des Transistors 100a in 2A umfasst. Der isolierende Film 104a, der isolierende Film 104b und der isolierende Film 116 weisen jeweils eine ausreichend größere Energielücke auf als der Kanalbereich 105a. Des Weiteren geht man davon aus, dass die Fermi-Niveaus (als Ef bezeichnet) des Kanalbereichs 105a, des isolierenden Films 104a, des isolierenden Films 104b und des isolierenden Films 116 gleich ihren intrinsischen Fermi-Niveaus (als Ei bezeichnet) sind. Außerdem geht man davon aus, dass die Austrittsarbeiten des leitenden Films 102 und des leitenden Films 119 gleich den Fermi-Niveaus sind.
  • Wenn eine Gate-Spannung auf die Schwellenspannung des Transistors oder höher eingestellt wird, fließen Elektronen in dem Kanalbereich 105a. Es sei angemerkt, dass die Energie am Minimum des Leitungsbandes als Ec bezeichnet wird und dass die Energie am Maximum des Valenzbandes als Ev bezeichnet wird.
  • Als Nächstes zeigt 14B eine Bandstruktur im Q-R-Querschnitt, der den Source-Bereich oder den Drain-Bereich des Transistors 100a in 2A umfasst. Es sei angemerkt, dass man davon ausgeht, dass sich die niederohmigen Bereiche 105b und 105c in einem entarteten Zustand befinden. Des Weiteren geht man davon aus, dass das Fermi-Niveau des Kanalbereichs 105a ungefähr gleich der Energie des Minimums des Leitungsbandes in dem niederohmigen Bereich 105b ist. Das Gleiche gilt für den niederohmigen Bereich 105c.
  • Dabei ist ein ohmscher Kontakt zwischen dem leitenden Film 134 und dem niederohmigen Bereich 105b gebildet, da eine Energiebarriere dazwischen ausreichend niedrig ist. Ebenfalls ist ein ohmscher Kontakt zwischen dem leitenden Film 135 und dem niederohmigen Bereich 105c gebildet, da eine Energiebarriere dazwischen ausreichend niedrig ist. Daher wird ein Elektron reibungslos zwischen den leitenden Filmen 134 und 135 und dem Kanalbereich 105a übertragen.
  • Wie oben beschrieben, handelt es sich bei dem Transistor einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung um einen Transistor, bei dem der Kanalwiderstand niedrig ist und ein Elektron reibungslos zwischen dem Kanalbereich und den Source- und Drain-Elektroden übertragen wird. Das heißt, dass der Transistor ausgezeichnete Umschalteigenschaften aufweist.
  • <Verfahren 1 zum Herstellen der Halbleitervorrichtung>
  • Als Nächstes wird ein Verfahren zum Herstellen der Transistoren 100a und 100b, die in 1A und 1B sowie 2A und 2B dargestellt sind, anhand von 5A und 5B, 6A bis 6C sowie 7A und 7B beschrieben.
  • Die Filme, die in den Transistoren 100a und 100b enthalten sind (d. h. der isolierende Film, der Oxidhalbleiterfilm, der leitende Film und dergleichen), können durch ein beliebiges der folgenden Verfahren ausgebildet werden: ein Sputterverfahren, ein chemisches Gasphasenabscheidungs-(chemical vapor deposition, CVD-)Verfahren, ein Vakuumverdampfungsverfahren und ein Laserstrahlverdampfungs-(pulsed laser deposition, PLD-)Verfahren. Alternativ kann auch ein Beschichtungsverfahren oder ein Druckverfahren verwendet werden. Obwohl das Sputterverfahren und ein plasmageschütztes chemisches Gasphasenabscheidungs-(plasma-enhanced chemical vapor deposition, PECVD-)Verfahren typische Beispiele für das Filmbildungsverfahren sind, kann ein thermisches CVD-Verfahren verwendet werden. Als thermisches CVD-Verfahren kann beispielsweise ein metallorganisches chemisches Gasphasenabscheidungs-(metal organic chemical vapor deposition, MOCVD-)Verfahren oder ein Atomlagenabscheidungs-(atomic layer deposition, ALD-)Verfahren verwendet werden.
  • Die Abscheidung durch ein thermisches CVD-Verfahren kann derart durchgeführt werden, dass der Druck in einer Kammer auf einen atmosphärischen Druck oder einen verringerten Druck eingestellt wird und dass ein Quellengas und ein Oxidator gleichzeitig der Kammer zugeführt werden und in der Nähe des Substrats oder über dem Substrat miteinander reagieren. Daher wird kein Plasma bei der Abscheidung erzeugt; deshalb hat das thermische CVD-Verfahren einen Vorteil, nämlich, dass kein Defekt durch einen Plasmaschaden verursacht wird.
  • Die Abscheidung durch das ALD-Verfahren kann derart durchgeführt werden, dass der Druck in einer Kammer auf einen atmosphärischen Druck oder einen verringerten Druck eingestellt wird, dass Quellengase zur Reaktion nacheinander in die Kammer eingeleitet werden und dass dann die Aufeinanderfolge der Gaseinleitung wiederholt wird. Beispielsweise werden zwei oder mehr Arten von Quellengasen nacheinander der Kammer zugeführt, indem die jeweiligen Umschaltventile (auch als Hochgeschwindigkeitsventile bezeichnet) umgeschaltet werden. Beispielsweise wird ein erstes Quellengas eingeleitet, ein Inertgas (z. B. Argon oder Stickstoff) oder dergleichen wird gleichzeitig mit oder nach dem Einleiten des ersten Quellengases eingeleitet, damit die Quellengase nicht gemischt werden, und dann wird ein zweites Quellengas eingeleitet. Es sei angemerkt, dass in dem Fall, in dem das erste Quellengas und das Inertgas gleichzeitig eingeleitet werden, das Inertgas als Trägergas dient und dass das Inertgas auch gleichzeitig mit dem Einleiten des zweiten Quellengases eingeleitet werden kann. Alternativ kann das erste Quellengas durch Evakuierung statt der Einleitung des Inertgases abgesaugt werden, und dann kann das zweite Quellengas eingeleitet werden. Das erste Quellengas wird an der Oberfläche des Substrats adsorbiert, um eine erste einzelne Atomlage auszubilden; dann wird das zweite Quellengas eingeleitet, um mit der ersten einzelnen Atomlage zu reagieren; als Ergebnis wird eine zweite einzelne Atomlage über die erste einzelne Atomlage geschichtet, so dass ein dünner Film ausgebildet wird.
  • Die Aufeinanderfolge der Gaseinleitung wird mehrmals wiederholt, bis eine gewünschte Dicke erzielt wird, wodurch ein dünner Film mit ausgezeichneter Stufenabdeckung ausgebildet werden kann. Die Dicke des dünnen Films kann durch die Anzahl der Wiederholungen der Aufeinanderfolge der Gaseinleitung reguliert werden. Deshalb ermöglicht ein ALD-Verfahren, dass die Dicke präzise reguliert wird, und ist also zum Herstellen eines sehr kleinen FET geeignet.
  • Wie in 5A gezeigt, wird der leitende Film 102 über dem Substrat 101 ausgebildet, und der isolierende Film 104 wird über dem leitenden Film 102 ausgebildet. Anschließend wird der Oxidhalbleiterfilm 105 über dem isolierenden Film 104 in dem Treiberschaltungsabschnitt ausgebildet, und der Oxidhalbleiterfilm 108 wird über dem isolierenden Film 104 in dem Pixelabschnitt ausgebildet.
  • Der leitende Film 102 wird wie folgt ausgebildet: Ein leitender Film wird durch ein Sputterverfahren, ein Vakuumverdampfungsverfahren, ein Laserstrahlverdampfungs-(PLD-)Verfahren, ein thermisches CVD-Verfahren oder dergleichen ausgebildet, eine Maske wird durch einen Lithographieprozess über dem leitenden Film ausgebildet, und dann wird eine Ätzbehandlung durchgeführt.
  • Als leitender Film kann alternativ ein Wolframfilm mit einer Abscheidungsvorrichtung für ein ALD-Verfahren ausgebildet werden. In diesem Fall werden ein WF6-Gas und ein B2H6-Gas nacheinander mehrmals eingeleitet, um einen anfänglichen Wolframfilm auszubilden, und dann werden ein WF6-Gas und ein H2-Gas gleichzeitig eingeleitet, so dass ein Wolframfilm ausgebildet wird. Es sei angemerkt, dass ein SiH4-Gas anstelle eines B2H6-Gases verwendet werden kann.
  • Es sei angemerkt, dass der leitende Film 102 statt des vorstehenden Bildungsverfahrens durch ein elektrolytisches Plattierungsverfahren (electrolytic plating method), ein Druckverfahren, ein Tintenstrahlverfahren oder dergleichen ausgebildet werden kann.
  • Als der leitende Film 102 wird hier ein 100 nm dicker Wolframfilm durch ein Sputterverfahren ausgebildet.
  • Der isolierende Film 104 kann je nach Bedarf durch ein Sputterverfahren, ein CVD-Verfahren, ein Verdampfungsverfahren, ein Laserstrahlverdampfungs-(PLD-)Verfahren, ein Druckverfahren, ein Beschichtungsverfahren oder dergleichen ausgebildet werden. Der isolierende Film 104 kann auf die folgende Weise ausgebildet werden: Ein isolierender Film wird über dem Substrat 101 ausgebildet, und dann wird dem isolierenden Film Sauerstoff zugesetzt. Beispiele für den Sauerstoff, der dem isolierenden Film zugesetzt wird, umfassen ein Sauerstoffradikal, ein Sauerstoffatom, ein Sauerstoffatomion, ein Sauerstoffmolekülion und dergleichen. Als Verfahren zum Zusetzen des Sauerstoffs kann ein Ionendotierverfahren, ein Ionenimplantationsverfahren, eine Plasmabehandlung oder dergleichen genannt werden. Alternativ kann, nachdem ein Film, der die Abgabe von Sauerstoff unterdrückt, über dem isolierenden Film ausgebildet worden ist, dem isolierenden Film durch den Film Sauerstoff zugesetzt werden.
  • Als der isolierende Film 104 kann ein Siliziumoxidfilm oder ein Siliziumoxynitridfilm, von dem durch eine Wärmebehandlung Sauerstoff abgegeben werden kann, unter den folgenden Bedingungen ausgebildet werden: Das Substrat, das in einer evakuierten Behandlungskammer der Plasma-CVD-Vorrichtung platziert ist, wird bei einer Temperatur von höher als oder gleich 180°C und niedriger als oder gleich 280°C, oder höher als oder gleich 200°C und niedriger als oder gleich 240°C gehalten; beim Einleiten eines Quellengases in die Behandlungskammer ist der Druck höher als oder gleich 100 Pa und niedriger als oder gleich 250 Pa, oder höher als oder gleich 100 Pa und niedriger als oder gleich 200 Pa; und eine Hochfrequenzenergie von höher als oder gleich 0,17 W/cm2 und niedriger als oder gleich 0,5 W/cm2, oder höher als oder gleich 0,25 W/cm2 und niedriger als oder gleich 0,35 W/cm2 wird einer Elektrode zugeführt, die in der Behandlungskammer bereitgestellt ist.
  • Dabei werden der isolierende Film 104a und der isolierende Film 104b übereinander geschichtet, um den isolierenden Film 104 auszubilden. Ein 100 nm dicker Siliziumnitridfilm wird durch ein Plasma-CVD-Verfahren als der isolierende Film 104a ausgebildet, und ein 300 nm dicker Siliziumoxynitridfilm wird durch ein Plasma-CVD-Verfahren als der isolierende Film 104b ausgebildet.
  • Nachstehend wird ein Bildungsverfahren der Oxidhalbleiterfilme 105 und 108 beschrieben. Ein Oxidhalbleiterfilm wird durch ein Sputterverfahren, ein Beschichtungsverfahren, ein Laserstrahlverdampfungsverfahren, ein Laserabtragungsverfahren, ein thermisches CVD-Verfahren oder dergleichen über dem isolierenden Film 104 ausgebildet. Anschließend wird Sauerstoff, der in dem isolierenden Film 104 enthalten ist, durch eine Wärmebehandlung in den Oxidhalbleiterfilm bewegt. Nachdem eine Maske durch einen Lithographieprozess über dem Oxidhalbleiterfilm ausgebildet worden ist, wird dann der Oxidhalbleiterfilm unter Verwendung der Maske teilweise geätzt. Auf diese Weise können, wie in 5A dargestellt, die Oxidhalbleiterfilme 105 und 108 ausgebildet werden. Danach wird die Maske entfernt. Es sei angemerkt, dass eine Wärmebehandlung durchgeführt werden kann, nachdem die Oxidhalbleiterfilme 105 und 108 durch Ätzen eines Teils des Oxidhalbleiterfilms ausgebildet worden sind.
  • Alternativ können, indem ein Druckverfahren zum Ausbilden der Oxidhalbleiterfilme 105 und 108 verwendet wird, die Oxidhalbleiterfilme 105 und 108, die einer Elementtrennung unterzogen worden sind, direkt ausgebildet werden.
  • Im Falle der Ausbildung des Oxidhalbleiterfilms durch ein Sputterverfahren kann als Stromversorgungsvorrichtung zur Plasmaerzeugung je nach Bedarf eine HF-Stromversorgungsvorrichtung, eine Wechselstromversorgungsvorrichtung, eine Gleichstromversorgungsvorrichtung oder dergleichen verwendet werden. Es sei angemerkt, dass ein CAAC-OS-Film unter Verwendung einer Wechselstromversorgungsvorrichtung oder einer Gleichstromversorgungsvorrichtung ausgebildet werden kann. Wenn der Oxidhalbleiterfilm ausgebildet wird, wird ein Sputterverfahren unter Verwendung einer Wechselstromversorgungsvorrichtung oder einer Gleichstromversorgungsvorrichtung gegenüber einem Sputterverfahren unter Verwendung einer HF-Stromversorgungsvorrichtung bevorzugt, weil der Oxidhalbleiterfilm hinsichtlich der Filmdicke, der Filmzusammensetzung oder der Kristallinität gleichmäßig sein kann.
  • Als Sputtergas wird je nach Bedarf ein Edelgas (typischerweise Argon), ein Sauerstoffgas oder ein Gasgemisch aus einem Edelgas und Sauerstoff verwendet. Im Falle der Verwendung des Gasgemisches aus einem Edelgas und Sauerstoff wird vorzugsweise der Anteil an Sauerstoff in Bezug auf ein Edelgas erhöht.
  • Ferner kann ein Target in Übereinstimmung mit der Zusammensetzung des auszubildenden Oxidhalbleiterfilms geeignet ausgewählt werden.
  • In dem Fall, in dem beispielsweise der Oxidhalbleiterfilm durch ein Sputterverfahren bei einer Substrattemperatur von höher als oder gleich 150°C und niedriger als oder gleich 750°C, höher als oder gleich 150°C und niedriger als oder gleich 450°C, oder höher als oder gleich 200°C und niedriger als oder gleich 350°C ausgebildet wird, kann ein CAAC-OS-Film ausgebildet werden. In dem Fall, in dem die Substrattemperatur höher als oder gleich 25°C und niedriger als 150°C ist, kann ein mikrokristalliner Oxidhalbleiterfilm ausgebildet werden.
  • Zur Abscheidung des CAAC-OS-Films, der später beschrieben wird, werden vorzugsweise die folgenden Bedingungen verwendet.
  • Indem das Eindringen von Verunreinigungen während der Abscheidung unterdrückt wird, kann verhindert werden, dass der Kristallzustand durch die Verunreinigungen beschädigt wird. Beispielsweise kann die Konzentration der in der Abscheidungskammer vorhandenen Verunreinigungen (z. B. Wasserstoff, Wasser, Kohlendioxid oder Stickstoff) verringert werden. Außerdem kann die Konzentration der Verunreinigungen in einem Abscheidungsgas verringert werden. Insbesondere wird ein Abscheidungsgas verwendet, dessen Taupunkt –80°C oder niedriger oder –100°C oder niedriger ist.
  • Außerdem wird vorzugsweise der Sauerstoffanteil im Abscheidungsgas erhöht und wird die Energie optimiert, um Plasmaschäden bei der Abscheidung zu verringern. Der Sauerstoffanteil im Abscheidungsgas beträgt 30 Vol.-% oder höher oder 100 Vol.-%.
  • Nachdem der Oxidhalbleiterfilm ausgebildet worden ist, kann ferner eine Wärmebehandlung durchgeführt werden, so dass der Oxidhalbleiterfilm einer Dehydratisierung oder einer Dehydrierung unterzogen wird. Die Wärmebehandlung wird typischerweise bei einer Temperatur durchgeführt, die höher als oder gleich 150°C und niedriger als die untere Entspannungsgrenze (strain point) des Substrats, höher als oder gleich 250°C und niedriger als oder gleich 450°C, oder höher als oder gleich 300°C und niedriger als oder gleich 450°C ist.
  • Die Wärmebehandlung wird in einer Inertgasatmosphäre durchgeführt, die Stickstoff oder ein Edelgas, wie z. B. Helium, Neon, Argon, Xenon oder Krypton, enthält. Alternativ kann die Wärmebehandlung zuerst in einer Inertgasatmosphäre und dann in einer Sauerstoffatmosphäre durchgeführt werden. Vorzugsweise enthalten die vorstehende Inertgasatmosphäre und die vorstehende Sauerstoffatmosphäre keinen Wasserstoff, kein Wasser oder dergleichen. Die Behandlungszeit beträgt 3 Minuten bis 24 Stunden.
  • Ein Elektroofen, eine RTA-Vorrichtung oder dergleichen kann für die Wärmebehandlung verwendet werden. Unter Verwendung einer RTA-Vorrichtung kann die Wärmebehandlung auch bei einer Temperatur, die an oder über der unteren Entspannungsgrenze des Substrats liegt, durchgeführt werden, wenn die Erwärmungszeit kurz ist. Demzufolge kann die Zeit für die Wärmebehandlung verkürzt werden.
  • Indem der Oxidhalbleiterfilm ausgebildet wird, während er erwärmt wird, oder indem eine Wärmebehandlung durchgeführt wird, nachdem der Oxidhalbleiterfilm ausgebildet worden ist, kann die durch SIMS gemessene Wasserstoffkonzentration in dem Oxidhalbleiterfilm 5 × 1019 Atome/cm3 oder niedriger, 1 × 1019 Atome/cm3 oder niedriger, 5 × 1018 Atome/cm3 oder niedriger, 1 × 1018 Atome/cm3 oder niedriger, 5 × 1017 Atome/cm3 oder niedriger oder 1 × 1016 Atome/cm3 oder niedriger sein.
  • In dem Fall, in dem ein Oxidhalbleiterfilm, z. B. ein InGaZnOx- (X > 0) Film mittels einer Abscheidungsvorrichtung für ein ALD-Verfahren ausgebildet wird, werden beispielsweise ein In(CH3)3-Gas und ein O3-Gas nacheinander mehrmals eingeleitet, um eine InO2-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 InGaO2-Schicht, eine InZnO2-Schicht, eine GaInO-Schicht, eine ZnInO-Schicht oder eine GaZnO-Schicht, kann durch Mischen dieser Gase ausgebildet werden. Es sei angemerkt, dass 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; vorzugsweise wird jedoch ein O3-Gas verwendet, 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.
  • Hier wird ein 35 nm dicker Oxidhalbleiterfilm durch ein Sputterverfahren ausgebildet, und dann wird Sauerstoff, der in dem isolierenden Film 104 enthalten ist, durch eine Wärmebehandlung in den Oxidhalbleiterfilm bewegt. Anschließend wird eine Maske über dem Oxidhalbleiterfilm ausgebildet, und ein Teil des Oxidhalbleiterfilms wird selektiv geätzt. Auf diese Weise werden die Oxidhalbleiterfilme 105 und 108 ausgebildet. Als Oxidhalbleiterfilm wird ein In-Ga-Zn-Oxidfilm (In:Ga:Zn = 1:1:1,2) ausgebildet.
  • Wenn die Wärmebehandlung bei einer Temperatur von höher als 350°C und niedriger als oder gleich 650°C, oder höher als oder gleich 450°C und niedriger als oder gleich 600°C durchgeführt wird, kann ein Oxidhalbleiterfilm erhalten werden, dessen CAAC-Anteil, welcher später beschrieben wird, höher als oder gleich 60% und niedriger als 100%, höher als oder gleich 80% und niedriger als 100%, höher als oder gleich 90% und niedriger als 100%, oder höher als oder gleich 95% und niedriger als oder gleich 98% ist. Darüber hinaus ist es möglich, einen Oxidhalbleiterfilm mit einem niedrigen Gehalt an Wasserstoff, Wasser und dergleichen zu erhalten. Das heißt: Ein Oxidhalbleiterfilm mit einer niedrigen Verunreinigungskonzentration und einer niedrigen Dichte der Defektzustände kann ausgebildet werden.
  • Als Nächstes wird, wie in 5B gezeigt, ein isolierender Film 115 über dem isolierenden Film 104 und den Oxidhalbleiterfilmen 105 und 108 ausgebildet. Dann werden die leitenden Filme 119 und 120 über dem isolierenden Film 115 ausgebildet.
  • In dem Fall, in dem die leitenden Filme 119 und 120 beispielsweise unter Verwendung eines niederohmigen Materials ausgebildet werden, führt das Eindringen des niederohmigen Materials in die Oxidhalbleiterfilme zu schlechten elektrischen Eigenschaften der Transistoren. Bei dieser Ausführungsform wird der isolierende Film 115 vor den leitenden Filmen 119 und 120 ausgebildet; daher ist der Kanalbereich in jedem der Oxidhalbleiterfilme 105 und 108 nicht in Kontakt mit den leitenden Filmen 119 und 120. Deshalb können die Schwankungen der elektrischen Eigenschaften, typischerweise der Schwellenspannung, der Transistoren unterdrückt werden.
  • Als der isolierende Film 115 kann ein Siliziumoxidfilm oder ein Siliziumoxynitridfilm durch ein CVD-Verfahren ausgebildet werden. In diesem Fall werden ein Silizium enthaltendes Abscheidungsgas und ein Oxidationsgas vorzugsweise als Quellengas verwendet. Typische Beispiele für das Silizium enthaltende Abscheidungsgas umfassen Silan, Disilan, Trisilan und Silanfluorid. Beispiele für das Oxidationsgas umfassen Sauerstoff, Ozon, Distickstoffmonoxid und Stickstoffdioxid.
  • Ein Siliziumoxynitridfilm mit geringen Defekten kann als der isolierende Film 115 durch ein CVD-Verfahren unter den folgenden Bedingungen ausgebildet werden: Das Verhältnis eines Oxidationsgases zu einem Abscheidungsgas ist mehr als das 20-Fache und weniger als das 100-Fache, oder das 40-Fache oder mehr und das 80-Fache oder weniger; und der Druck in einer Behandlungskammer ist niedriger als 100 Pa oder niedriger als oder gleich 50 Pa.
  • Als der isolierende Film 115 kann ein Siliziumoxidfilm oder ein Siliziumoxynitridfilm, der dicht ist, unter den folgenden Bedingungen ausgebildet werden: Das Substrat, das in einer evakuierten Behandlungskammer einer Plasma-CVD-Vorrichtung platziert ist, wird bei einer Temperatur von höher als oder gleich 280°C und niedriger als oder gleich 400°C gehalten; beim Einleiten eines Quellengases in die Behandlungskammer ist der Druck in der Behandlungskammer höher als oder gleich 20 Pa und niedriger als oder gleich 250 Pa, bevorzugt höher als oder gleich 100 Pa und niedriger als oder gleich 250 Pa; und eine Hochfrequenzenergie wird einer Elektrode zugeführt, die in der Behandlungskammer bereitgestellt ist.
  • Der isolierende Film 115 kann durch ein Plasma-CVD-Verfahren unter Verwendung einer Mikrowelle ausgebildet werden. Die Mikrowelle bezeichnet eine Welle im Frequenzbereich von 300 MHz bis 300 GHz. Wenn eine Mikrowelle verwendet wird, ist die Elektronentemperatur niedrig und ist die Elektronenenergie niedrig. Ferner ist in der zugeführten Energie der Anteil der Energie niedrig, die zur Beschleunigung von Elektronen verwendet wird, und deshalb kann die Energie für Dissoziation und Ionisation von mehr Molekülen verwendet werden. Daher kann ein Plasma mit hoher Dichte (hochdichtes Plasma) angeregt werden. Deshalb werden eine Abscheidungsoberfläche und eine abgeschiedene Schicht weniger durch ein Plasma beschädigt, und der isolierende Film 115 mit geringen Defekten kann ausgebildet werden.
  • Alternativ kann der isolierende Film 115 durch ein CVD-Verfahren unter Verwendung eines Organosilan-Gases ausgebildet werden. Als Organosilan-Gas kann eine beliebige der folgenden Silizium enthaltenden Verbindungen verwendet werden: Tetraethylorthosilikat (TEOS) (chemische Formel: Si(OC2H5)4), Tetramethylsilan (TMS) (chemische Formel: Si(CH3)4), Tetramethylcyclotetrasiloxan (TMCTS), Octamethylcyclotetrasiloxan (OMCTS), Hexamethyldisilazan (HMDS), Triethoxysilan (SiH(OC2H5)3), Trisdimethylaminosilan (SiH(N(CH3)2)3) oder dergleichen. Der isolierende Film 115 mit guter Abdeckung kann durch ein CVD-Verfahren unter Verwendung eines Organosilan-Gases ausgebildet werden.
  • In dem Fall, in dem ein Galliumoxidfilm als der isolierende Film 115 ausgebildet wird, kann ein MOCVD-Verfahren verwendet werden.
  • In dem Fall, in dem ein Hafniumoxidfilm als der isolierende Film 115 durch ein thermisches CVD-Verfahren, wie z. B. ein MOCVD-Verfahren oder ein ALD-Verfahren, ausgebildet wird, werden zwei Arten von Gasen, d. h. Ozon (O3) als Oxidator und ein Quellengas verwendet, das durch Verdampfen einer Flüssigkeit erhalten wird, die ein Lösungsmittel und eine Hafniumvorläuferverbindung enthält (eine Hafniumalkoxidlösung, die typischerweise Tetrakis(dimethylamid)hafnium (TDMAH) ist). Es sei angemerkt, dass die chemische Formel von Tetrakis(dimethylamid)hafnium Hf[N(CH3)2]4 ist. Beispiele für ein weiteres flüssiges Material umfassen Tetrakis(ethylmethylamid)hafnium.
  • In dem Fall, in dem ein Aluminiumoxidfilm als der isolierende Film 115 durch ein thermisches CVD-Verfahren, wie z. B. ein MOCVD-Verfahren oder ein ALD-Verfahren, ausgebildet wird, werden zwei Arten von Gasen, d. h. H2O als Oxidator und ein Quellengas verwendet, das erhalten wird, indem eine Flüssigkeit verdampft wird, die ein Lösungsmittel und eine Aluminiumvorläuferverbindung enthält (z. B. Trimethylaluminium (TMA)). Es sei angemerkt, dass die chemische Formel von Trimethylaluminium Al(CH3)3 ist. Beispiele für ein weiteres flüssiges Material umfassen Tris(dimethylamid)aluminium, Triisobutylaluminium und Aluminium-tris(2,2,6,6-tetramethyl-3,5-heptandionat). Es sei angemerkt, dass das ALD-Verfahren ermöglicht, dass der isolierende Film 115 ausgezeichnete Abdeckung und eine kleine Dicke aufweist.
  • In dem Fall, in dem ein Siliziumoxidfilm als der isolierende Film 115 durch ein thermisches CVD-Verfahren, wie z. B. ein MOCVD-Verfahren oder ein ALD-Verfahren, ausgebildet wird, wird Hexachlordisilan an einer Abscheidungsoberfläche adsorbiert, das in dem Adsorbat enthaltene Chlor wird entfernt, und Radikale eines Oxidationsgases (z. B. O2 oder Distickstoffmonoxid) werden zugeführt, um mit dem Adsorbat zu reagieren.
  • Als der isolierende Film 115 wird hier ein 100 nm dicker Siliziumoxynitridfilm durch ein Plasma-CVD-Verfahren ausgebildet.
  • Dabei werden Masken 122 und 123 durch einen Lithographieprozess über einem leitenden Film ausgebildet, und dann wird der leitende Film geätzt, wodurch die leitenden Filme 119 und 120 ausgebildet werden.
  • Es sei angemerkt, dass die leitenden Filme 119 und 120 statt des vorstehenden Bildungsverfahrens durch ein elektrolytisches Plattierungsverfahren, ein Druckverfahren, ein Tintenstrahlverfahren oder dergleichen ausgebildet werden können.
  • Danach wird, wie in 6A gezeigt, der isolierende Film 115 geätzt, wobei die Masken 122 und 123 verbleiben; demzufolge werden die isolierenden Filme 116 und 117 ausgebildet.
  • Anschließend wird, wie in 6B gezeigt, den Oxidhalbleiterfilmen 105 und 108 ein Verunreinigungselement 125 zugesetzt, wobei die Masken 122 und 123 verbleiben. Als Ergebnis wird den nicht mit den Masken 122 und 123 bedeckten Bereichen in den Oxidhalbleiterfilmen das Verunreinigungselement zugesetzt. Es sei angemerkt, dass durch den Zusatz des Verunreinigungselementes 125 eine Sauerstofffehlstelle in den Oxidhalbleiterfilmen gebildet wird.
  • Alternativ kann, nachdem die Masken 122 und 123 entfernt worden sind, ein Film (typischerweise ein isolierender Nitridfilm, ein isolierender Oxidfilm oder dergleichen) mit einer Dicke, bei der den Oxidhalbleiterfilmen das Verunreinigungselement 125 zugesetzt werden kann, ausgebildet werden, und das Verunreinigungselement 125 kann den Oxidhalbleiterfilmen zugesetzt werden. Die Dicke, bei der den Oxidhalbleiterfilmen das Verunreinigungselement 125 zugesetzt werden kann, ist größer als oder gleich 0,1 nm und kleiner als oder gleich 50 nm, oder größer als oder gleich 1 nm und kleiner als oder gleich 10 nm.
  • Als Verfahren zum Zusetzen des Verunreinigungselementes 125 kann ein Ionendotierverfahren, ein Ionenimplantationsverfahren, eine Plasmabehandlung oder dergleichen genannt werden. Im Falle der Plasmabehandlung wird ein Plasma in einer Atmosphäre eines Gases erzeugt, das ein zuzusetzendes Verunreinigungselement enthält, und eine Plasmabehandlung wird durchgeführt, wodurch das Verunreinigungselement zugesetzt werden kann. Eine Trockenätzvorrichtung, eine Plasma-CVD-Vorrichtung, eine CVD-Vorrichtung mit hochdichtem Plasma oder dergleichen kann verwendet werden, um das Plasma zu erzeugen. Im Fall der Plasmabehandlung kann das Substrat 101 auf einer parallelen Plattenelektrode auf der Kathodenseite angeordnet werden, und eine HF-Energie kann zugeführt werden, so dass eine Vorspannung an die Seite des Substrats 101 angelegt wird. Bei der HF-Energie kann beispielsweise die Energiedichte höher als oder gleich 0,1 W/cm2 und niedriger als oder gleich 2 W/cm2 sein. Folglich kann die Menge der Verunreinigungselemente, die den Oxidhalbleiterfilmen 105 und 108 zugesetzt wird, erhöht werden und können mehr Sauerstofffehlstellen in den Oxidhalbleiterfilmen 105 und 108 gebildet werden.
  • Es sei angemerkt, dass als Quellengas des Verunreinigungselementes 125 eines oder mehrere von B2H6, PH3, CH4, N2, NH3, AlH3, AlCl3, SiH4, Si2H6, F2, HF, H2 und einem Edelgas verwendet werden kann/können. Alternativ kann/können eines oder mehrere von B2H6, PH3, N2, NH3, AlH3, AlCl3, F2, HF und H2 verwendet werden, die mit einem Edelgas verdünnt sind. Indem den Oxidhalbleiterfilmen 105 und 108 das Verunreinigungselement 125 zugesetzt wird, wobei eines oder mehrere von B2H6, PH3, N2, NH3, AlH3, AlCl3, F2, HF und H2, die mit einem Edelgas verdünnt sind, verwendet wird/werden, können das Edelgas und eines oder mehrere von Wasserstoff, Bor, Kohlenstoff, Stickstoff, Fluor, Aluminium, Silizium, Phosphor und Chlor gleichzeitig den Oxidhalbleiterfilmen 105 und 108 zugesetzt werden.
  • Alternativ kann/können den Oxidhalbleiterfilmen 105 und 108 eines oder mehrere von B2H6, PH3, CH4, N2, NH3, AlH3, AlCl3, SiH4, Si2H6, F2, HF und H2 zugesetzt werden, nachdem den Oxidhalbleiterfilmen 105 und 108 ein Edelgas zugesetzt worden ist.
  • Als weitere Alternative kann den Oxidhalbleiterfilmen 105 und 108 ein Edelgas zugesetzt werden, nachdem den Oxidhalbleiterfilmen 105 und 108 eines oder mehrere von B2H6, PH3, CH4, N2, NH3, AlH3, AlCl3, SiH4, Si2H6, F2, HF und H2 zugesetzt worden ist/sind.
  • Der Zusatz des Verunreinigungselementes 125 wird gesteuert, indem die Implantationsbedingungen, wie z. B. die Beschleunigungsspannung und die Dosis, in angemessener Weiser eingestellt werden. In dem Fall, in dem beispielsweise Argon durch ein Ionenimplantationsverfahren zugesetzt wird, wird die Beschleunigungsspannung auf 10 kV eingestellt und wird die Dosis auf 1 × 1013 Ionen/cm2 oder höher und 1 × 1016 Ionen/cm2 oder niedriger, z. B. auf 1 × 1014 Ionen/cm2 eingestellt. In dem Fall, in dem ein Phosphorion durch ein Ionenimplantationsverfahren zugesetzt wird, wird die Beschleunigungsspannung auf 30 kV eingestellt und wird die Dosis auf 1 × 1013 Ionen/cm2 oder höher und 5 × 1016 Ionen/cm2 oder niedriger, z. B. auf 1 × 1015 Ionen/cm2 eingestellt.
  • Als Ergebnis können die niederohmigen Bereiche 105b und 105c in dem Oxidhalbleiterfilm 105 ausgebildet werden. Zudem können die niederohmigen Bereiche 108b und 108c in dem Oxidhalbleiterfilm 108 ausgebildet werden. Danach werden die Masken 122 und 123 entfernt.
  • Es sei angemerkt, dass dann, wenn das Verunreinigungselement 125 zugesetzt wird, wobei die leitenden Filme 119 und 120 freiliegen, ein Teil der leitenden Filme 119 und 120 abgetrennt wird und sich an Seitenflächen der isolierenden Filme 116 und 117 heftet. Dies resultiert in einem Anstieg des Leckstroms der Transistoren. Das Verunreinigungselement 125 wird deshalb den Oxidhalbleiterfilmen 105 und 108 zugesetzt, wobei die leitenden Filme 119 und 120 mit den Masken 122 und 123 bedeckt sind; daher kann verhindert werden, dass sich ein Teil der leitenden Filme 119 und 120 an die Seitenflächen der isolierenden Filme 116 und 117 heftet. Das Verunreinigungselement 125 kann alternativ den Oxidhalbleiterfilmen 105 und 108 zugesetzt werden, nachdem die Masken 122 und 123 entfernt worden sind.
  • Danach kann eine Wärmebehandlung durchgeführt werden, um die Leitfähigkeit der Bereiche, denen das Verunreinigungselement 125 zugesetzt worden ist, weiter zu erhöhen. Die Wärmebehandlung wird typischerweise bei einer Temperatur durchgeführt, die höher als oder gleich 150°C und niedriger als die untere Entspannungsgrenze des Substrats, höher als oder gleich 250°C und niedriger als oder gleich 450°C, oder höher als oder gleich 300°C und niedriger als oder gleich 450°C ist.
  • Als Nächstes wird, wie in 6C gezeigt, der isolierende Film 126 über dem isolierenden Film 104, den Oxidhalbleiterfilmen 105 und 108, den isolierenden Filmen 116 und 117 sowie den leitenden Filmen 119 und 120 ausgebildet.
  • Als Verfahren zum Ausbilden des isolierenden Films 126 wird ein Sputterverfahren, ein CVD-Verfahren, ein Vakuumverdampfungsverfahren, ein Laserstrahlverdampfungs-(PLD-)Verfahren oder dergleichen genannt. Es sei angemerkt, dass ein Siliziumnitridfilm, der Wasserstoff enthält, durch ein Plasma-CVD-Verfahren unter Verwendung von Silan und Ammoniak als Quellengas oder unter Verwendung von Silan und Stickstoff als Quellengas ausgebildet werden kann. Indem ein Plasma-CVD-Verfahren verwendet wird, können außerdem die Oxidhalbleiterfilme 105 und 108 beschädigt werden, und eine Sauerstofffehlstelle kann in den Oxidhalbleiterfilmen 105 und 108 gebildet werden.
  • Da Wasserstoff in dem isolierenden Film 126 enthalten ist, bewegt sich dann, wenn der isolierende Film 126 in Kontakt mit den Bereichen der Oxidhalbleiterfilme 105 und 108 ist, denen das Verunreinigungselement zugesetzt wird, der in dem isolierenden Film 126 enthaltene Wasserstoff in die Bereiche der Oxidhalbleiterfilme 105 und 108, denen das Verunreinigungselement zugesetzt wird. Da eine Sauerstofffehlstelle in den Bereichen enthalten ist, denen das Verunreinigungselement zugesetzt wird, können die niederohmigen Bereiche in den Oxidhalbleiterfilmen 105 und 108 ausgebildet werden.
  • Alternativ wird anstelle des isolierenden Films 126 ein Aluminiumfilm oder ein Aluminiumoxidfilm ausgebildet, und dann wird eine Wärmebehandlung durchgeführt, wodurch Sauerstoff, der in den Oxidhalbleiterfilmen 105 und 108 enthalten ist, mit dem Aluminiumfilm oder dem Aluminiumoxidfilm reagiert. Daher wird ein Aluminiumoxidfilm als der isolierende Film 126 ausgebildet, und eine Sauerstofffehlstelle wird in den niederohmigen Bereichen 105b, 105c, 108b und 108c der Oxidhalbleiterfilme 105 und 108 gebildet. Als Ergebnis kann die Leitfähigkeit der niederohmigen Bereiche 105b, 105c, 108b und 108c weiter erhöht werden.
  • Als der isolierende Film 126 wird hier ein 100 nm dicker Siliziumnitridfilm durch ein Plasma-CVD-Verfahren ausgebildet.
  • Danach kann eine Wärmebehandlung durchgeführt werden, um die Leitfähigkeit der niederohmigen Bereiche 105b, 105c, 108b und 108c weiter zu erhöhen. Die Wärmebehandlung wird typischerweise bei einer Temperatur durchgeführt, die höher als oder gleich 150°C und niedriger als die untere Entspannungsgrenze des Substrats, höher als oder gleich 250°C und niedriger als oder gleich 450°C, oder höher als oder gleich 300°C und niedriger als oder gleich 450°C ist.
  • Anschließend kann, wie in 7A dargestellt, der isolierende Film 127 ausgebildet werden. Der isolierende Film 127 kann die parasitäre Kapazität zwischen dem leitenden Film 119 und den leitenden Filmen 134 und 135, die später ausgebildet werden, und zwischen dem leitenden Film 120 und den leitenden Filmen 136 und 137 verringern, die später ausgebildet werden.
  • Anschließend werden die Öffnungen 128 und 129 in den isolierenden Filmen 126 und 127 ausgebildet, um Teile der niederohmigen Bereiche freizulegen, und dann werden die leitenden Filme 134, 135, 136 und 137 ausgebildet. Zusätzlich wird vorzugsweise der isolierende Nitridfilm 162 ausgebildet (siehe 7B).
  • Die leitenden Filme 134, 135, 136 und 137 können durch ein Verfahren ausgebildet werden, das dem Bildungsverfahren der leitenden Filme 119 und 120 ähnlich ist. Der isolierende Nitridfilm 162 kann je nach Bedarf durch ein Sputterverfahren, ein CVD-Verfahren oder dergleichen ausgebildet werden.
  • Durch den oben beschriebenen Prozess können die Transistoren 100a und 100b hergestellt werden.
  • <Verfahren 2 zum Herstellen der Halbleitervorrichtung>
  • Als Nächstes wird ein Verfahren zum Herstellen der Transistoren 100c und 100d beschrieben, die in 3A und 3B dargestellt sind.
  • In dem in 5A gezeigten Schritt zum Ausbilden der Oxidhalbleiterfilme wird zuerst der Oxidhalbleiterfilm 105 über dem isolierenden Film 104 in dem Treiberschaltungsabschnitt ausgebildet, wobei ein Target aus einem In-M-Zn-Oxid verwendet wird (M ist Mg, Al, Ti, Ga, Y, Zr, La, Ce, Nd oder Hf). Wenn das Atomverhältnis der Metallelemente des Targets In:M:Zn = x1:y1:z1 ist, ist x1/y1 größer als 1 und kleiner als oder gleich 6.
  • Dann wird der Oxidhalbleiterfilm 108 über dem isolierenden Film 104 in dem Pixelabschnitt ausgebildet, wobei ein Target aus einem In-M-Zn-Oxid verwendet wird (M ist Mg, Al, Ti, Ga, Y, Zr, La, Ce, Nd oder Hf). Wenn das Atomverhältnis der Metallelemente des Targets In:M:Zn = x2:y2:z2 ist, ist x2/y2 größer als oder gleich 1/6 und kleiner als oder gleich 1.
  • Danach werden Schritte durchgeführt, die denjenigen in 5B, 6A bis 6C sowie 7A und 7B ähnlich sind. Auf diese Weise können die Transistoren 100c und 100d hergestellt werden.
  • Bei dem bei dieser Ausführungsform beschriebenen Transistor überlappen die leitenden Filme, die als Source-Elektrode und Drain-Elektrode dienen, den leitenden Film nicht, der als Gate-Elektrode dient; daher kann die parasitäre Kapazität verringert werden und ist der Durchlassstrom hoch. Überdies kann bei dem bei dieser Ausführungsform beschriebenen Transistor der niederohmige Bereich stabil ausgebildet werden; deshalb ist der Durchlassstrom höher und werden Schwankungen der elektrischen Eigenschaften des Transistors stärker verringert als bei einem herkömmlichen Transistor.
  • Die Strukturen, Verfahren und dergleichen, welche bei dieser Ausführungsform beschrieben worden sind, können gegebenenfalls in Kombination mit beliebigen der Strukturen, Verfahren und dergleichen, welche bei den anderen Ausführungsformen beschrieben werden, verwendet werden.
  • (Ausführungsform 2)
  • Bei dieser Ausführungsform werden eine Ausführungsform einer Halbleitervorrichtung und ein Herstellungsverfahren dafür anhand von 8A und 8B, 9A und 9B, 10A und 10B, 11A und 11B, 12A bis 12C sowie 13A und 13B beschrieben.
  • <Struktur 1 der Halbleitervorrichtung>
  • In 8A und 8B sowie 9A und 9B sind Transistoren, die jeweils eine Top-Gate-Struktur aufweisen, als Beispiele für Transistoren gezeigt, die in einer Halbleitervorrichtung enthalten sind. Nun wird eine Anzeigevorrichtung als Beispiel für die Halbleitervorrichtung beschrieben. Ferner werden die Strukturen von Transistoren beschrieben, die in einem Treiberschaltungsabschnitt und einem Pixelabschnitt der Anzeigevorrichtung bereitgestellt sind. Bei der bei dieser Ausführungsform beschriebenen Anzeigevorrichtung weisen der Transistor in dem Treiberschaltungsabschnitt und der Transistor in dem Pixelabschnitt unterschiedliche Strukturen auf. Der Transistor in dem Treiberschaltungsabschnitt weist eine Doppel-Gate-Struktur auf, und der Transistor in dem Pixelabschnitt weist eine Einzel-Gate-Struktur auf.
  • 8A und 8B sind Draufsichten auf einen Transistor 100o, der in einem Treiberschaltungsabschnitt bereitgestellt ist, und auf einen Transistor 100p, der in einem Pixelabschnitt bereitgestellt ist. 9A und 9B sind Querschnittsansichten der Transistoren 100o und 100p. 9A und 9B sind Draufsichten auf den Transistor 100o bzw. den Transistor 100p. 9A zeigt Querschnittsansichten entlang der Strichpunktlinie A-B in 8A und der Strichpunktlinie C-D in 8B. 9B zeigt Querschnittsansichten entlang der Strichpunktlinie G-H in 8A und der Strichpunktlinie I-J in 8B.
  • Der Transistor 100o, der in 9A und 9B gezeigt ist, beinhaltet den leitenden Film 102 über dem Substrat 101, den isolierenden Film 104 über dem Substrat 101 und dem leitenden Film 102, einen mehrschichtigen Film 107 über dem isolierenden Film 104, den isolierenden Film 116 in Kontakt mit dem mehrschichtigen Film 107 und den leitenden Film 119, der den mehrschichtigen Film 107 überlappt, wobei der isolierende Film 116 dazwischen angeordnet ist. Der Transistor 100o weist die Struktur des bei der Ausführungsform 1 beschriebenen Transistors 100a auf, wobei der Oxidhalbleiterfilm 105 durch den mehrschichtigen Film 107 ersetzt ist. Nun wird der mehrschichtige Film 107 ausführlich beschrieben. Für die detaillierte Beschreibung der Komponenten, die den bei der Ausführungsform 1 beschriebenen Komponenten gleichen, kann auf die Beschreibung des Transistors 100a der Ausführungsform 1 verwiesen werden.
  • Der mehrschichtige Film 107 umfasst einen Kanalbereich 107a, der die leitenden Filme 102 und 119 überlappt, sowie niederohmige Bereiche 107b und 107c, zwischen denen der Kanalbereich 107a positioniert ist. Der Kanalbereich 107a umfasst den Kanalbereich 105a in Kontakt mit dem isolierenden Film 104 und einen Kanalbereich 106a in Kontakt mit dem Kanalbereich 105a. Der niederohmige Bereich 107b umfasst den niederohmigen Bereich 105b in Kontakt mit dem isolierenden Film 104 und einen niederohmigen Bereich 106b in Kontakt mit dem niederohmigen Bereich 105b. Der niederohmige Bereich 107c umfasst den niederohmigen Bereich 105c in Kontakt mit dem isolierenden Film 104 und einen niederohmigen Bereich 106c in Kontakt mit dem niederohmigen Bereich 105c. Es sei angemerkt, dass, obwohl in 9A und 9B nicht gezeigt, der Oxidhalbleiterfilm mit dem Kanalbereich 105a, dem niederohmigen Bereich 105b und dem niederohmigen Bereich 105c als Oxidhalbleiterfilm 105 bezeichnet wird und ein Oxidhalbleiterfilm mit dem Kanalbereich 106a, dem niederohmigen Bereich 106b und dem niederohmigen Bereich 106c als Oxidhalbleiterfilm 106 bezeichnet wird. Das heißt, dass es sich bei dem mehrschichtigen Film 107 um eine Schichtanordnung handelt, die den Oxidhalbleiterfilm 105 und den Oxidhalbleiterfilm 106 umfasst.
  • Es sei angemerkt, dass bei einer Form der Oberseite ein Randabschnitt des Oxidhalbleiterfilms 106 außerhalb eines Randabschnitts des Oxidhalbleiterfilms 105 positioniert ist. Das heißt, dass der Oxidhalbleiterfilm 106 eine Oberseite und eine Seitenfläche des Oxidhalbleiterfilms 105 bedeckt.
  • Bei dem Transistor 100o ist der isolierende Film 126 in Kontakt mit den niederohmigen Bereichen 107b und 107c bereitgestellt. Ferner kann der isolierende Film 127 über dem isolierenden Film 126 bereitgestellt sein. Zudem sind die leitenden Filme 134 und 135 bereitgestellt, welche durch die Öffnungen 128 und 129, die sich in den isolierenden Filmen 126 und 127 befinden, in Kontakt mit den niederohmigen Bereichen 107b und 107c des mehrschichtigen Films 107 sind.
  • Der Transistor 100p beinhaltet einen mehrschichtigen Film 110 über dem isolierenden Film 104, der über dem Substrat 101 ausgebildet ist, den isolierenden Film 117 in Kontakt mit dem mehrschichtigen Film 110 und den leitenden Film 120, der den mehrschichtigen Film 110 überlappt, wobei der isolierende Film 117 dazwischen angeordnet ist. Der Transistor 100p weist die Struktur des bei der Ausführungsform 1 beschriebenen Transistors 100b auf, wobei der Oxidhalbleiterfilm 108 durch den mehrschichtigen Film 110 ersetzt ist. Nun wird der mehrschichtige Film 110 ausführlich beschrieben. Für die detaillierte Beschreibung der Komponenten, die den bei der Ausführungsform 1 beschriebenen Komponenten gleichen, kann auf die Beschreibung des Transistors 100b der Ausführungsform 1 verwiesen werden.
  • Der mehrschichtige Film 110 umfasst einen Kanalbereich 110a, der den leitenden Film 120 überlappt, sowie niederohmige Bereiche 110b und 110c, zwischen denen der Kanalbereich 110a positioniert ist. Der Kanalbereich 110a umfasst den Kanalbereich 108a in Kontakt mit dem isolierenden Film 104 und einen Kanalbereich 109a in Kontakt mit dem Kanalbereich 108a. Der niederohmige Bereich 110b umfasst den niederohmigen Bereich 108b in Kontakt mit dem isolierenden Film 104 und einen niederohmigen Bereich 109b in Kontakt mit dem niederohmigen Bereich 108b. Der niederohmige Bereich 110c umfasst den niederohmigen Bereich 108c in Kontakt mit dem isolierenden Film 104 und einen niederohmigen Bereich 109c in Kontakt mit dem niederohmigen Bereich 108c. Es sei angemerkt, dass, obwohl in 9A und 9B nicht gezeigt, der Oxidhalbleiterfilm mit dem Kanalbereich 108a, dem niederohmigen Bereich 108b und dem niederohmigen Bereich 108c als Oxidhalbleiterfilm 108 bezeichnet wird und ein Oxidhalbleiterfilm mit dem Kanalbereich 109a, dem niederohmigen Bereich 109b und dem niederohmigen Bereich 109c als Oxidhalbleiterfilm 109 bezeichnet wird. Das heißt, dass es sich bei dem mehrschichtigen Film 110 um eine Schichtanordnung handelt, die den Oxidhalbleiterfilm 108 und den Oxidhalbleiterfilm 109 umfasst.
  • Es sei angemerkt, dass bei einer Form der Oberseite ein Randabschnitt des Oxidhalbleiterfilms 109 außerhalb eines Randabschnitts des Oxidhalbleiterfilms 108 positioniert ist. Das heißt, dass der Oxidhalbleiterfilm 109 eine Oberseite und eine Seitenfläche des Oxidhalbleiterfilms 108 bedeckt.
  • Bei dem Transistor 100p ist der isolierende Film 126 in Kontakt mit den niederohmigen Bereichen 110b und 110c bereitgestellt. Ferner kann der isolierende Film 127 über dem isolierenden Film 126 bereitgestellt sein. Zudem sind die leitenden Filme 136 und 137 bereitgestellt, welche durch die Öffnungen 130 und 131, die sich in den isolierenden Filmen 126 und 127 befinden, in Kontakt mit den niederohmigen Bereichen 110b und 110c des mehrschichtigen Films 110 sind.
  • Bei dem mehrschichtigen Film 107 ist ein Element, das eine Sauerstofffehlstelle bildet, in einem Bereich enthalten, der nicht den leitenden Film 119 überlappt. Bei dem mehrschichtigen Film 110 ist ein Element, das eine Sauerstofffehlstelle bildet, in einem Bereich enthalten, der nicht den leitenden Film 120 überlappt. Als Element, das eine Sauerstofffehlstelle bildet, kann ein beliebiges der bei der Ausführungsform 1 angegebenen Verunreinigungselemente verwendet werden.
  • Bei dem isolierenden Film 126 handelt es sich um einen Film, der Wasserstoff enthält, und ein isolierender Nitridfilm ist ein typisches Beispiel dafür. Beispiele für einen isolierenden Nitridfilm umfassen einen Siliziumnitridfilm und einen Aluminiumnitridfilm. Der isolierende Film 126 ist in Kontakt mit den mehrschichtigen Filmen 107 und 110. Deshalb diffundiert Wasserstoff, der in dem isolierenden Film 126 enthalten ist, in die mehrschichtigen Filme 107 und 110. Bei den mehrschichtigen Filmen 107 und 110 ist folglich viel Wasserstoff in einem Bereich in Kontakt mit dem isolierenden Film 126 enthalten.
  • Wenn das Verunreinigungselement dem Oxidhalbleiter zugesetzt wird, wird eine Bindung zwischen einem Metallelement und Sauerstoff in dem Oxidhalbleiter getrennt, wodurch eine Sauerstofffehlstelle gebildet wird. Wenn einem Oxidhalbleiter, in dem durch Zusatz eines Verunreinigungselementes eine Sauerstofffehlstelle gebildet wird, Wasserstoff zugesetzt wird, tritt Wasserstoff in eine Sauerstofffehlstelle ein und bildet ein Donatorniveau in der Nähe des Leitungsbandes; daher wird die Leitfähigkeit des Oxidhalbleiters erhöht. Folglich kann ein Oxidleiter ausgebildet werden. Deshalb weist der Oxidleiter eine lichtdurchlässige Eigenschaft auf.
  • Der Oxidleiter ist ein entarteter Halbleiter, und es wird angedeutet, dass die Leitungsbandkante dem Fermi-Niveau gleich ist oder im Wesentlichen gleich ist. Aus diesem Grund wird ein ohmscher Kontakt zwischen einem Oxidleiterfilm und leitenden Filmen gebildet, die als Source-Elektrode und Drain-Elektrode dienen; daher kann der Kontaktwiderstand zwischen dem Oxidleiterfilm und den leitenden Filmen verringert werden, die als Source-Elektrode und Drain-Elektrode dienen.
  • Mit anderen Worten: Die niederohmigen Bereiche 107b, 107c, 110b und 110c dienen als Source-Bereiche und Drain-Bereiche.
  • In dem Fall, in dem die leitenden Filme 134, 135, 136 und 137 unter Verwendung eines leitenden Materials, das leicht an Sauerstoff gebunden wird, wie z. B. Wolfram, Titan, Aluminium, Kupfer, Molybdän, Chrom, Tantal, eine Legierung eines beliebigen dieser Materialien oder dergleichen, ausgebildet werden, wird Sauerstoff, der in den Oxidhalbleiterfilmen enthalten ist, an das in den leitenden Filmen 134, 135, 136 und 137 enthaltene leitende Material gebunden, und eine Sauerstofffehlstelle wird in den mehrschichtigen Filmen 107 und 110 gebildet. Außerdem werden in einigen Fällen einige Bestandselemente des leitenden Materials, das die leitenden Filme 134, 135, 136 und 137 bildet, in die mehrschichtigen Filme 107 und 110 gemischt. Die niederohmigen Bereiche 107b, 107c, 110b und 110c in Kontakt mit den leitenden Filmen 134, 135, 136 und 137 weisen folglich höhere Leitfähigkeit auf und dienen als Source-Bereiche und Drain-Bereiche.
  • In dem Fall, in dem es sich bei dem Verunreinigungselement um ein Edelgaselement handelt und die mehrschichtigen Filme 107 und 110 durch ein Sputterverfahren ausgebildet werden, enthalten die niederohmigen Bereiche 107b, 107c, 110b und 110c jeweils ein Edelgaselement. Zusätzlich sind die Konzentrationen des Edelgaselementes in den niederohmigen Bereichen 107b, 107c, 110b und 110c höher als diejenigen in den Kanalbereichen 107a und 110a. Die Gründe dafür sind wie folgt: In dem Fall, in dem die mehrschichtigen Filme 107 und 110 durch ein Sputterverfahren ausgebildet werden, wird ein Edelgas als Sputtergas verwendet, so dass die mehrschichtigen Filme 107 und 110 das Edelgas enthalten; und ein Edelgas wird bewusst den niederohmigen Bereichen 107b, 107c, 110b und 110c zugesetzt, um Sauerstofffehlstellen in den niederohmigen Bereichen 107b, 107c, 110b und 110c zu bilden. Es sei angemerkt, dass ein Edelgaselement verschieden von demjenigen, das den Kanalbereichen 107a und 110a zugesetzt wird, den niederohmigen Bereichen 107b, 107c, 110b und 110c zugesetzt werden kann.
  • Da die niederohmigen Bereiche 107b und 107c in Kontakt mit dem isolierenden Film 126 sind, ist die Wasserstoffkonzentration in den niederohmigen Bereichen 107b und 107c höher als die Wasserstoffkonzentration in dem Kanalbereich 107a. Zudem ist, da die niederohmigen Bereiche 110b und 110c in Kontakt mit dem isolierenden Film 126 sind, die Wasserstoffkonzentration in den niederohmigen Bereichen 110b und 110c höher als die Wasserstoffkonzentration in dem Kanalbereich 110a.
  • In den niederohmigen Bereichen 107b, 107c, 110b und 110c können die durch SIMS gemessenen Wasserstoffkonzentrationen höher als oder gleich 8 × 1019 Atome/cm3, höher als oder gleich 1 × 1020 Atome/cm3 oder höher als oder gleich 5 × 1020 Atome/cm3 sein. Es sei angemerkt, dass in den Kanalbereichen 107a und 110a die durch SIMS gemessenen Wasserstoffkonzentrationen niedriger als oder gleich 5 × 1019 Atome/cm3, niedriger als oder gleich 1 × 1019 Atome/cm3, niedriger als oder gleich 5 × 1018 Atome/cm3, niedriger als oder gleich 1 × 1018 Atome/cm3, niedriger als oder gleich 5 × 1017 Atome/cm3 oder niedriger als oder gleich 1 × 1016 Atome/cm3 sein können.
  • Die niederohmigen Bereiche 107b, 107c, 110b und 110c weisen höhere Wasserstoffkonzentrationen auf als die Kanalbereiche 107a und 110a und weisen mehr Sauerstofffehlstellen auf als die Kanalbereiche 107a und 110a, da Edelgaselemente zugesetzt worden sind. Deshalb weisen die niederohmigen Bereiche 107b, 107c, 110b und 110c höhere Leitfähigkeit auf und dienen als Source-Bereiche und Drain-Bereiche. Der spezifische Widerstand der niederohmigen Bereiche 107b, 107c, 110b und 110c kann typischerweise höher als oder gleich 1 × 10–3 Ωcm und niedriger als 1 × 104 Ωcm, oder höher als oder gleich 1 × 10–3 Ωcm und niedriger als 1 × 10–1 Ωcm sein.
  • Es sei angemerkt, dass dann, wenn in den niederohmigen Bereichen 107b, 107c, 110b und 110c die Menge an Wasserstoff kleiner als oder ebenso groß wie die Menge an Sauerstofffehlstellen ist, Wasserstoff leicht von der Sauerstofffehlstelle eingefangen wird und nicht so einfach in die Kanalbereiche 107a und 110a diffundiert. Als Ergebnis können selbstsperrende Transistoren hergestellt werden.
  • Überdies kann, falls in den niederohmigen Bereichen 107b, 107c, 110b und 110c die Menge an Sauerstofffehlstellen größer ist als die Menge an Wasserstoff, die Ladungsträgerdichte der niederohmigen Bereiche 107b, 107c, 110b und 110c gesteuert werden, indem die Menge an Wasserstoff gesteuert wird. Alternativ kann, falls in den niederohmigen Bereichen 107b, 107c, 110b und 110c die Menge an Wasserstoff größer ist als die Menge an Sauerstofffehlstellen, die Ladungsträgerdichte der niederohmigen Bereiche 107b, 107c, 110b und 110c gesteuert werden, indem die Menge an Sauerstofffehlstellen gesteuert wird. Es sei angemerkt, dass bei den Transistoren dann, wenn die Ladungsträgerdichte der niederohmigen Bereiche 107b, 107c, 110b und 110c höher als oder gleich 5 × 1018/cm3, höher als oder gleich 1 × 1019/cm3 oder höher als oder gleich 1 × 1020/cm3 ist, der Widerstand zwischen dem Kanalbereich 107a und den leitenden Filmen 134 und 135, die als Source- und Drain-Elektroden dienen, und zwischen dem Kanalbereich 110a und den leitenden Filmen 136 und. 137, die als Source- und Drain-Elektroden dienen, niedrig ist und ein hoher Durchlassstrom erhalten werden kann.
  • Bei den bei dieser Ausführungsform beschriebenen Transistoren 100o und 100p sind die niederohmigen Bereiche 107b und 107c zwischen dem Kanalbereich 107a und den leitenden Filmen 134 und 135 angeordnet, die als Source- und Drain-Elektroden dienen, und sind die niederohmigen Bereiche 110b und 110c zwischen dem Kanalbereich 110a und dem leitenden Film 136 bzw. dem leitenden Film 137 angeordnet, die als Source- und Drain-Elektroden dienen; deshalb weisen die Transistoren einen niedrigen parasitären Widerstand auf.
  • Bei dem Transistor 100o überlappt außerdem der leitende Film 119 die leitenden Filme 134 und 135 nicht; deshalb kann die parasitäre Kapazität zwischen dem leitenden Film 119 und jedem der leitenden Filme 134 und 135 verringert werden. Bei dem Transistor 100p überlappt der leitende Film 120 die leitenden Filme 136 und 137 nicht; deshalb kann die parasitäre Kapazität zwischen dem leitenden Film 120 und jedem der leitenden Filme 136 und 137 verringert werden. Als Ergebnis kann in dem Fall, in dem ein großes Substrat als das Substrat 101 verwendet wird, eine Signalverzögerung in den leitenden Filmen 119, 120, 134, 135, 136 und 137 verringert werden.
  • Folglich weisen die Transistoren 100o und 100p einen hohen Durchlassstrom und eine hohe Feldeffektbeweglichkeit auf.
  • Bei dem Transistor 100o wird das Verunreinigungselement dem mehrschichtigen Film 107 zugesetzt, wobei der leitende Film 119 als Maske verwendet wird. Bei dem Transistor 100p wird das Verunreinigungselement dem mehrschichtigen Film 110 zugesetzt, wobei der leitende Film 120 als Maske verwendet wird. Das heißt: Die niederohmigen Bereiche können selbstjustiert ausgebildet werden.
  • Bei dem Transistor 100o werden dem leitenden Film 102 und dem leitenden Film 119, welche nicht miteinander verbunden sind, verschiedene Potentiale zugeführt; daher kann die Schwellenspannung des Transistors 100o gesteuert werden. Alternativ können, indem, wie in 9B gezeigt, das gleiche Potential dem leitenden Film 102 und dem leitenden Film 119 zugeführt wird, welche miteinander verbunden sind, Schwankungen der Anfangseigenschaften verringert werden, und es können eine Verschlechterung des Transistors infolge des negativen Gate-Vorspannung–Temperatur-(negative gate bias–temperature, -BT-)Stresstests und eine Veränderung der steigenden Spannung des Durchlassstroms bei verschiedenen Drain-Spannungen unterdrückt werden. Außerdem beeinflussen dann, wenn, wie in 9B gezeigt, der leitende Film 102 und der leitende Film 119 miteinander verbunden sind, elektrische Felder der leitenden Filme 102 und 119 eine Oberseite und eine Seitenfläche des mehrschichtigen Films 107, so dass Ladungsträger in dem gesamten mehrschichtigen Film 107 fließen. Mit anderen Worten: Ein Bereich, in dem Ladungsträger fließen, vergrößert sich in der Dickenrichtung des Films, so dass das Ausmaß der Ladungsträgerbewegung erhöht wird. Als Ergebnis werden der Durchlassstrom und die Feldeffektbeweglichkeit des Transistors 100o erhöht. Aufgrund des hohen Durchlassstroms kann der Transistor 100o eine kleine Ebenenfläche aufweisen. Folglich kann eine Anzeigevorrichtung mit einem schmalen Rahmen hergestellt werden, bei der die Fläche, die von einem Treiberschaltungsabschnitt eingenommen wird, klein ist.
  • Darüber hinaus können bei der Anzeigevorrichtung der Transistor, der in dem Treiberschaltungsabschnitt enthalten ist, und der Transistor, der in dem Pixelabschnitt enthalten ist, unterschiedliche Kanallängen aufweisen.
  • Typischerweise kann die Kanallänge des Transistors 100o, der in dem Treiberschaltungsabschnitt enthalten ist, kleiner als 2,5 μm, oder größer als oder gleich 1,45 μm und kleiner als oder gleich 2,2 μm sein. Die Kanallänge des Transistors 100p, der in dem Pixelabschnitt enthalten ist, kann größer als oder gleich 2,5 μm, oder größer als oder gleich 2,5 μm und kleiner als oder gleich 20 μm sein.
  • Wenn die Kanallänge des Transistors 100o, der in dem Treiberschaltungsabschnitt enthalten ist, kleiner als 2,5 μm, bevorzugt größer als oder gleich 1,45 μm und kleiner als oder gleich 2,2 μm ist, kann im Vergleich zu dem Transistor 100p, der in dem Pixelabschnitt enthalten ist, die Feldeffektbeweglichkeit erhöht werden, und die Menge an Durchlassstrom kann erhöht werden. Folglich kann ein Treiberschaltungsabschnitt ausgebildet werden, der mit hoher Geschwindigkeit arbeiten kann. Außerdem kann eine Anzeigevorrichtung hergestellt werden, bei der die Fläche, die von einem Treiberschaltungsabschnitt eingenommen wird, klein ist.
  • Unter Verwendung des Transistors mit hoher Feldeffektbeweglichkeit kann eine Demultiplexer-Schaltung in einer Signalleitungstreiberschaltung ausgebildet werden, die ein Beispiel für den Treiberschaltungsabschnitt ist. Eine Demultiplexer-Schaltung verteilt ein Eingangssignal an eine Vielzahl von Ausgängen; daher kann die Demultiplexer-Schaltung die Anzahl von Eingangsanschlüssen für Eingangssignale verringern. Zum Beispiel kann dann, wenn ein Pixel ein rotes Subpixel, ein grünes Subpixel und ein blaues Subpixel beinhaltet und eine Demultiplexer-Schaltung entsprechend jedem Pixel bereitgestellt ist, ein Eingangssignal durch die Demultiplexer-Schaltung verteilt und in jedes Subpixel eingegeben werden. Folglich kann die Anzahl von Eingangsanschlüssen auf 1/3 verringert werden.
  • Der Transistor 100p mit hohem Durchlassstrom ist in dem Pixelabschnitt bereitgestellt; daher kann eine Signalverzögerung in Leitungen verringert werden und kann eine Ungleichmäßigkeit der Anzeige auch in einer großen Anzeigevorrichtung oder einer hochauflösenden Anzeigevorrichtung unterdrückt werden, bei der die Anzahl von Leitungen zunimmt.
  • Wenn, wie oben beschrieben, ein Treiberschaltungsabschnitt unter Verwendung eines Transistors, der mit hoher Geschwindigkeit arbeiten kann, ausgebildet wird und ein Pixelabschnitt unter Verwendung eines Transistors mit geringer parasitärer Kapazität und niedrigem parasitärem Widerstand ausgebildet wird, kann eine hochauflösende Anzeigevorrichtung hergestellt werden, die zum Betrieb mit doppelter Bildfrequenz geeignet ist.
  • Im Folgenden wird die Struktur, die in 9A und 9B gezeigt ist, ausführlich beschrieben.
  • Bei den Transistoren 100o weisen der Oxidhalbleiterfilm 105 und der Oxidhalbleiterfilm 106, welche in dem mehrschichtigen Film 107 enthalten sind, unterschiedliche Zusammensetzungen auf. Bei den Transistoren 100p weisen der Oxidhalbleiterfilm 108 und der Oxidhalbleiterfilm 109, welche in dem mehrschichtigen Film 110 enthalten sind, unterschiedliche Zusammensetzungen auf. Der Oxidhalbleiterfilm 105, der in dem mehrschichtigen Film 107 enthalten ist, und der Oxidhalbleiterfilm 108, der in dem mehrschichtigen Film 110 enthalten ist, weisen die gleiche Zusammensetzung auf. Des Weiteren weisen der Oxidhalbleiterfilm 106, der in dem mehrschichtigen Film 107 enthalten ist, und der Oxidhalbleiterfilm 109, der in dem mehrschichtigen Film 110 enthalten ist, die gleiche Zusammensetzung auf. Mit anderen Worten: Der Oxidhalbleiterfilm 105 und der Oxidhalbleiterfilm 108 werden gleichzeitig ausgebildet, und der Oxidhalbleiterfilm 106 und der Oxidhalbleiterfilm 109 werden gleichzeitig ausgebildet.
  • Ein Kanal des Transistors 100o wird in dem Oxidhalbleiterfilm 105 gebildet. Ein Kanal des Transistors 100p wird in dem Oxidhalbleiterfilm 108 gebildet. Deshalb weisen die Oxidhalbleiterfilme 105 und 108 eine größere Dicke auf als die Oxidhalbleiterfilme 106 und 109.
  • Die Dicke jedes der Oxidhalbleiterfilme 105 und 108 ist größer als oder gleich 3 nm und kleiner als oder gleich 200 nm, größer als oder gleich 10 nm und kleiner als oder gleich 50 nm, oder größer als oder gleich 20 nm und kleiner als oder gleich 35 nm. Die Dicke jedes der Oxidhalbleiterfilme 106 und 109 ist größer als oder gleich 3 nm und kleiner als oder gleich 200 nm, größer als oder gleich 3 nm und kleiner als oder gleich 100 nm, größer als oder gleich 10 nm und kleiner als oder gleich 100 nm, oder größer als oder gleich 30 nm und kleiner als oder gleich 50 nm.
  • Die Oxidhalbleiterfilme 105, 106, 108 und 109 werden jeweils unter Verwendung eines Metalloxids, das mindestens In enthält, typischerweise unter Verwendung eines In-Ga-Oxids, eines In-M-Zn-Oxids (M ist Mg, Al, Ti, Ga, Y, Zr, La, Ce, Nd oder Hf) oder dergleichen ausgebildet. Die Oxidhalbleiterfilme 105 und 108 weisen einen höheren Indiumgehalt auf als die Oxidhalbleiterfilme 106 und 109; deshalb kann ein vergrabener Kanal (buried channel) in jedem der Transistoren 100o und 100p gebildet werden. Daher können Schwankungen der Schwellenspannung jedes der Transistoren 100o und 100p verringert werden und kann der Kanalwiderstand gesenkt werden. Die Einzelheiten werden nachstehend unter <Bandstruktur> beschrieben.
  • In den Oxidhalbleiterfilmen 105 und 108 ist der Anteil an In-Atomen höher als derjenige an M-Atomen (M ist Mg, Al, Ti, Ga, Y, Zr, La, Ce, Nd oder Hf). In dem Fall, in dem die Oxidhalbleiterfilme 105 und 108 ein In-M-Zn-Oxid enthalten (M ist Mg, Al, Ti, Ga, Y, Zr, La, Ce, Nd oder Hf) und ein Target mit einem Atomverhältnis der Metallelemente von In:M:Zn = x1:y1:z1 beim Ausbilden der Oxidhalbleiterfilme 105 und 108 verwendet wird, ist x1/y1 vorzugsweise größer als 1 und kleiner als oder gleich 6. Typische Beispiele für das Atomverhältnis der Metallelemente des Targets sind 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, In:M:Zn = 3:1:3 und In:M:Zn = 3:1:4.
  • In den Oxidhalbleiterfilmen 106 und 109 ist der Anteil an In-Atomen niedriger als oder ebenso hoch wie derjenige an M-Atomen (M ist Mg, Al, Ti, Ga, Y, Zr, La, Ce, Nd oder Hf). In dem Fall, in dem die Oxidhalbleiterfilme 106 und 109 ein In-M-Zn-Oxid enthalten (M ist Mg, Al, Ti, Ga, Y, Zr, La, Ce, Nd oder Hf) und ein Target mit einem Atomverhältnis der Metallelemente von In:M:Zn = x2:y2:z2 beim Ausbilden der Oxidhalbleiterfilme 106 und 109 verwendet wird, ist x2/y2 bevorzugt größer als oder gleich 1/6 und kleiner als oder gleich 1 und ist z2/y2 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, CAAC-OS-Filme als die Oxidhalbleiterfilme 106 und 109 leicht ausgebildet werden. Typische Beispiele für das Atomverhältnis der Metallelemente des Targets sind In:M:Zn = 1:1:1, In:M:Zn = 1:1:1,2, 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.
  • Die Transistoren 100o und 100p weisen eine hohe Feldeffektbeweglichkeit auf, da ein Kanal sowohl in dem Oxidhalbleiterfilm 105 als auch in dem Oxidhalbleiterfilm 108 gebildet wird, in denen der Anteil an In-Atomen höher ist als derjenige an M-Atomen (M ist Mg, Al, Ti, Ga, Y, Zr, La, Ce, Nd oder Hf). Typischerweise hat der Transistor eine Feldeffektbeweglichkeit von höher als 10 cm2/V·s und niedriger als 60 cm2/V·s, bevorzugt höher als oder gleich 15 cm2/V·s und niedriger als 50 cm2/V·s. Jedoch steigt der Sperrstrom des Transistors durch Lichtbestrahlung an. Deshalb ist, wie bei dem Transistor 100o, der Kanalbereich 107a in dem mehrschichtigen Film 107 von dem leitenden Film 102 und dem leitenden Film 119 umschlossen, so dass ein Transistor mit hoher Feldeffektbeweglichkeit und niedrigem Sperrstrom erhalten wird. Indem ein lichtundurchlässiger Film, der den Transistor 100p überlappt, bereitgestellt wird, wird außerdem ein Transistor mit hoher Feldeffektbeweglichkeit und niedrigem Sperrstrom erhalten. Folglich können Transistoren hergestellt werden, die mit hoher Geschwindigkeit arbeiten können.
  • In den mehrschichtigen Filmen 107 und 110 werden vorzugsweise die Konzentrationen von Silizium oder Kohlenstoff, welche Elemente der Gruppe 14 sind, Alkalimetall oder Erdalkalimetall, Stickstoff, einem Verunreinigungselement und dergleichen verringert. Typischerweise weisen dann, wenn die Konzentrationen von Silizium oder Kohlenstoff, welche Elemente der Gruppe 14 sind, Alkalimetall oder Erdalkalimetall, Stickstoff, einem Verunreinigungselement und dergleichen in den mehrschichtigen Filmen 107 und 110 im Wesentlichen gleich denjenigen in den Oxidhalbleiterfilmen 105 und 108 sind, die Transistoren 100o und 100p jeweils eine positive Schwellenspannung (selbstsperrende Eigenschaften) auf.
  • Die Ladungsträgerdichte der Oxidhalbleiterfilme kann gesenkt werden, indem, wie in den Kanalbereichen 105a und 108a, die Verunreinigungselemente in den mehrschichtigen Filmen 107 und 110, insbesondere in den Kanalbereichen 107a und 110a, verringert werden.
  • Oxidhalbleiterfilme, die jeweils eine niedrige Verunreinigungskonzentration und eine niedrige Dichte der Defektzustände aufweisen, können als die mehrschichtigen Filme 107 und 110 verwendet werden, in welchem Falle der Transistor viel bessere elektrische Eigenschaften aufweisen 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 geringe Ladungsträgererzeugungsquellen auf und weist deshalb in einigen Fällen eine niedrige Ladungsträgerdichte auf. Daher ist es wahrscheinlich, dass ein Transistor mit dem Oxidhalbleiterfilm, in dem ein Kanalbereich gebildet wird, eine positive Schwellenspannung (selbstsperrende Eigenschaften) aufweist. Ein hochreiner intrinsischer oder im Wesentlichen hochreiner intrinsischer Oxidhalbleiterfilm weist in einigen Fällen eine niedrige Dichte der Defektzustände und daher eine niedrige Dichte der Einfangzustände auf. Des Weiteren weist ein hochreiner intrinsischer oder im Wesentlichen hochreiner intrinsischer Oxidhalbleiterfilm einen sehr niedrigen Sperrstrom auf. Der Sperrstrom kann bei einer Spannung (Drain-Spannung) zwischen einer Source-Elektrode und einer Drain-Elektrode von 1 V bis 10 V niedriger als oder ebenso hoch wie die Messgrenze eines Halbleiterparameteranalysators, d. h. niedriger als oder gleich 1 × 10–13 A, sein. Deshalb weist der Transistor, dessen Kanalbereich in dem Oxidhalbleiterfilm gebildet wird, in einigen Fällen geringe Schwankungen der elektrischen Eigenschaften und hohe Zuverlässigkeit auf.
  • Die Oxidhalbleiterfilme 106 und 109 können gegebenenfalls eine beliebige der für die Oxidhalbleiterfilme 105 und 108 verwendeten Kristallstrukturen aufweisen.
  • Es sei angemerkt, dass sich in dem mehrschichtigen Film 107 der Kanalbereich 107a und die niederohmigen Bereiche 107b und 107c bezüglich der Kristallinität voneinander unterscheiden können. In dem mehrschichtigen Film 110 können sich der Kanalbereich 110a und die niederohmigen Bereiche 110b und 110c bezüglich der Kristallinität voneinander unterscheiden. Dies ist darauf zurückzuführen, dass dann, wenn das Verunreinigungselement den niederohmigen Bereichen 107b, 107c, 110b und 110c zugesetzt wird, die niederohmigen Bereiche 107b, 107c, 110b und 110c beschädigt werden, so dass ihre Kristallinität gesenkt wird.
  • <Struktur 2 der Halbleitervorrichtung>
  • Als Nächstes wird eine weitere Struktur der Halbleitervorrichtung anhand von 10A und 10B beschrieben. Dabei weisen bei einem Transistor 100q, der in einem Treiberschaltungsabschnitt ausgebildet ist, und einem Transistor 100r, der in einem Pixelabschnitt ausgebildet ist, die als Gate-Elektroden dienenden leitenden Filme 119 und 120 jeweils eine mehrschichtige Struktur auf. 10A zeigt Querschnittsansichten der Transistoren 100q und 100r in der Kanallängsrichtung, und 10B zeigt Querschnittsansichten der Transistoren 100q und 100r in der Kanalquerrichtung. Der Transistor 100q weist die Struktur des bei der Ausführungsform 1 beschriebenen Transistors 100e auf, wobei der Oxidhalbleiterfilm 105 durch den mehrschichtigen Film 107 ersetzt ist. Für die detaillierte Beschreibung der Komponenten, die den bei der Ausführungsform 1 beschriebenen Komponenten gleichen, kann auf die Beschreibung des Transistors 100e der Ausführungsform 1 verwiesen werden. Der Transistor 100r weist die Struktur des bei der Ausführungsform 1 beschriebenen Transistors 100f auf, wobei der Oxidhalbleiterfilm 108 durch den mehrschichtigen Film 110 ersetzt ist. Für die detaillierte Beschreibung der Komponenten, die den bei der Ausführungsform 1 beschriebenen Komponenten gleichen, kann auf die Beschreibung des Transistors 100f der Ausführungsform 1 verwiesen werden.
  • Der leitende Film 119 umfasst den leitenden Film 119a in Kontakt mit dem isolierenden Film 116 und den leitenden Film 119b in Kontakt mit dem leitenden Film 119a. Der Endabschnitt des leitenden Films 119a ist weiter außen positioniert als der Endabschnitt des leitenden Films 119b. Mit anderen Worten hat der leitende Film 119a eine Form, bei der sich dessen Endabschnitt über den Endabschnitt des leitenden Films 119b hinaus erstreckt.
  • Der Endabschnitt des leitenden Films 116 ist weiter außen positioniert als der Endabschnitt des leitenden Films 119a. Mit anderen Worten hat der isolierende Film 116 eine Form, bei der sich dessen Endabschnitt über den Endabschnitt des leitenden Films 119a hinaus erstreckt. Des Weiteren kann eine Seitenfläche des isolierenden Films 116 gekrümmt sein.
  • Der leitende Film 120 umfasst den leitenden Film 120a in Kontakt mit dem isolierenden Film 117 und den leitenden Film 120b in Kontakt mit dem leitenden Film 120a. Der Endabschnitt des leitenden Films 120a ist weiter außen positioniert als der Endabschnitt des leitenden Films 120b. Mit anderen Worten hat der leitende Film 120a eine Form, bei der sich dessen Endabschnitt über den Endabschnitt des leitenden Films 120b hinaus erstreckt.
  • Der Endabschnitt des isolierenden Films 117 ist weiter außen positioniert als der Endabschnitt des leitenden Films 120a. Mit anderen Worten hat der isolierende Film 117 eine Form, bei der sich dessen Endabschnitt über den Endabschnitt des leitenden Films 120a hinaus erstreckt. Des Weiteren kann eine Seitenfläche des isolierenden Films 117 gekrümmt sein.
  • Wenn die leitenden Filme 119 und 120 und die isolierenden Filme 116 und 117, welche die in 10A und 10B gezeigten Formen haben, in den Transistoren 100q und 100r bereitgestellt sind, kann das elektrische Feld des Drain-Bereichs jedes der Transistoren abgeschwächt werden. Demzufolge kann eine Verschlechterung des Transistors aufgrund des elektrischen Feldes des Drain-Bereichs, wie z. B. eine Verschiebung der Schwellenspannung des Transistors, verhindert werden.
  • <Bandstruktur>
  • Als Nächstes werden Bandstrukturen entlang bestimmten Querschnitten des Transistors 100o in 8A und 8B sowie 9A und 9B beschrieben, der ein typisches Beispiel für einen Transistor dieser Ausführungsform ist.
  • 15A stellt eine Bandstruktur im O-P-Querschnitt dar, der die Kanalbereiche des Transistors 100o in 9A umfasst. Der Kanalbereich 106a weist eine geringfügig größere Energielücke auf als der Kanalbereich 105a. Der isolierende Film 104a, der isolierende Film 104b und der isolierende Film 116 weisen jeweils eine ausreichend größere Energielücke auf als der Kanalbereich 106a und der Kanalbereich 105a. Des Weiteren geht man davon aus, dass die Fermi-Niveaus (als Ef bezeichnet) des Kanalbereichs 106a, des Kanalbereichs 105a, des isolierenden Films 104a, des isolierenden Films 104b und des isolierenden Films 116 gleich ihren intrinsischen Fermi-Niveaus (als Ei bezeichnet) sind. Außerdem geht man davon aus, dass die Austrittsarbeiten des leitenden Films 102 und des leitenden Films 119 gleich den Fermi-Niveaus sind.
  • Wenn eine Gate-Spannung auf die Schwellenspannung des Transistors oder höher eingestellt wird, fließen Elektronen bevorzugt in dem Kanalbereich 105a aufgrund der Differenz zwischen der Energie des Minimums des Leitungsbandes des Kanalbereichs 106a und derjenigen des Kanalbereichs 105a. Das heißt: Es ist wahrscheinlich, dass ein Elektron in dem Kanalbereich 105a eingebettet wird. Es sei angemerkt, dass die Energie am Minimum des Leitungsbandes als Ec bezeichnet wird und dass die Energie am Maximum des Valenzbandes als Ev bezeichnet wird.
  • Folglich verringert bei dem Transistor einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung das Einbetten eines Elektrons den Einfluss einer Grenzflächenstreuung (interface scattering). Deshalb ist der Kanalwiderstand des Transistors einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung niedrig.
  • Als Nächstes zeigt 15B eine Bandstruktur im Q-R-Querschnitt, der den Source-Bereich oder den Drain-Bereich des Transistors 100o in 9A umfasst. Es sei angemerkt, dass man davon ausgeht, dass sich die niederohmigen Bereiche 105b, 105c, 106b und 106c in einem entarteten Zustand befinden. Mit anderen Worten: In den niederohmigen Bereichen 105b, 105c, 106b und 106c ist das Fermi-Niveau Ef ungefähr gleich der Energie Ec des Minimums des Leitungsbandes. Außerdem geht man davon aus, dass die Energie des Minimums des Leitungsbandes in dem niederohmigen Bereich 105b ungefähr gleich dem Fermi-Niveau des Kanalbereichs 105a ist. Des Weiteren geht man davon aus, dass die Energie des Minimums des Leitungsbandes in dem niederohmigen Bereich 106b ungefähr gleich dem Fermi-Niveau des Kanalbereichs 106a ist. Das Gleiche gilt für den niederohmigen Bereich 105c und den niederohmigen Bereich 106c.
  • Dabei wird ein ohmscher Kontakt zwischen dem leitenden Film 134 und dem niederohmigen Bereich 106b gebildet, da eine Energiebarriere dazwischen ausreichend niedrig ist. Ferner wird ein ohmscher Kontakt zwischen dem niederohmigen Bereich 106b und dem niederohmigen Bereich 105b gebildet. Ebenfalls wird ein ohmscher Kontakt zwischen dem leitenden Film 135 und dem niederohmigen Bereich 106c gebildet, da eine Energiebarriere dazwischen ausreichend niedrig ist. Ferner wird ein ohmscher Kontakt zwischen dem niederohmigen Bereich 106c und dem niederohmigen Bereich 105c gebildet. Daher wird ein Elektron reibungslos zwischen den leitenden Filmen 134 und 135 und dem Kanalbereich 106a bzw. dem Kanalbereich 105a übertragen.
  • Wie oben beschrieben, handelt es sich bei dem Transistor einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung um einen Transistor, bei dem der Kanalwiderstand niedrig ist und ein Elektron reibungslos zwischen dem Kanalbereich und den Source- und Drain-Elektroden übertragen wird. Das heißt, dass der Transistor ausgezeichnete Umschalteigenschaften aufweist.
  • <Verfahren 1 zum Herstellen der Halbleitervorrichtung>
  • Als Nächstes wird ein Verfahren zum Herstellen der Transistoren 100o und 100p, die in 8A und 8B sowie 9A und 9B dargestellt sind, anhand von 11A und 11B, 12A bis 12C sowie 13A und 13B beschrieben.
  • Die Filme, die in den Transistoren 100o und 100p enthalten sind (d. h. der isolierende Film, der Oxidhalbleiterfilm, der leitende Film und dergleichen), können je nach Bedarf durch die Bildungsverfahren der Filme ausgebildet werden, die in den bei der Ausführungsform 1 beschriebenen Transistoren enthalten sind.
  • Wie in 11A gezeigt, wird der leitende Film 102 auf ähnliche Weise wie bei der Ausführungsform 1 über dem Substrat 101 ausgebildet, und der isolierende Film 104 wird über dem leitenden Film 102 ausgebildet. Anschließend wird der Oxidhalbleiterfilm 105 über dem isolierenden Film 104 in dem Treiberschaltungsabschnitt ausgebildet, und der Oxidhalbleiterfilm 108 wird über dem isolierenden Film 104 in dem Pixelabschnitt ausgebildet. Dann wird der Oxidhalbleiterfilm 106 über dem isolierenden Film 104 und dem Oxidhalbleiterfilm 105 in dem Treiberschaltungsabschnitt ausgebildet, und der Oxidhalbleiterfilm 109 wird über dem isolierenden Film 104 und dem Oxidhalbleiterfilm 108 in dem Pixelabschnitt ausgebildet.
  • Als der leitende Film 102 wird hier ein 100 nm dicker Wolframfilm durch ein Sputterverfahren ausgebildet.
  • Dabei werden der isolierende Film 104a und der isolierende Film 104b übereinander geschichtet, um den isolierenden Film 104 auszubilden. Ein 100 nm dicker Siliziumnitridfilm wird durch ein Plasma-CVD-Verfahren als der isolierende Film 104a ausgebildet, und ein 300 nm dicker Siliziumoxynitridfilm wird durch ein Plasma-CVD-Verfahren als der isolierende Film 104b ausgebildet.
  • Die Oxidhalbleiterfilme 105, 106, 108 und 109 können auf ähnliche Weise ausgebildet werden wie die Oxidhalbleiterfilme 105 und 108, die bei der Ausführungsform 1 beschrieben worden sind.
  • Nachdem die Oxidhalbleiterfilme ausgebildet worden sind, kann ferner eine Wärmebehandlung auf ähnliche Weise wie bei der Ausführungsform 1 durchgeführt werden, so dass die Oxidhalbleiterfilme einer Dehydratisierung oder einer Dehydrierung unterzogen werden.
  • Hier wird ein 35 nm dicker Oxidhalbleiterfilm durch ein Sputterverfahren ausgebildet. Anschließend wird eine Maske über dem Oxidhalbleiterfilm ausgebildet, und ein Teil des Oxidhalbleiterfilms wird selektiv geätzt. Auf diese Weise werden die Oxidhalbleiterfilme 105 und 108 ausgebildet. Als Oxidhalbleiterfilm wird ein In-Ga-Zn-Oxidfilm (In:Ga:Zn = 3:1:2) ausgebildet.
  • Anschließend wird der Oxidhalbleiterfilm 106 über dem Oxidhalbleiterfilm 105 in dem Treiberschaltungsabschnitt ausgebildet, und der Oxidhalbleiterfilm 109 wird über dem Oxidhalbleiterfilm 108 in dem Pixelabschnitt ausgebildet. Demzufolge wird der mehrschichtige Film 107 ausgebildet, in dem der Oxidhalbleiterfilm 105 und der Oxidhalbleiterfilm 106 in dieser Reihenfolge übereinander angeordnet sind. Zudem wird der mehrschichtige Film 110 ausgebildet, in dem der Oxidhalbleiterfilm 108 und der Oxidhalbleiterfilm 109 in dieser Reihenfolge übereinander angeordnet sind.
  • Es sei angemerkt, dass in diesem Schritt der Oxidhalbleiterfilm 106 derart ausgebildet wird, dass er eine Oberseite und eine Seitenfläche des Oxidhalbleiterfilms 105 bedeckt, um zu verhindern, dass der Oxidhalbleiterfilm 105 in einem späteren Schritt geätzt wird, bei dem der als Source-Elektrode und Drain-Elektrode dienenden leitenden Filme ausgebildet werden. Zudem wird der Oxidhalbleiterfilm 109 derart ausgebildet, dass er eine Oberseite und eine Seitenfläche des Oxidhalbleiterfilms 108 bedeckt, um zu verhindern, dass der Oxidhalbleiterfilm 108 in einem späteren Schritt zum Ausbilden der als Source-Elektrode und Drain-Elektrode dienenden leitenden Filme geätzt wird. Dies ist zu bevorzugen, weil Schwankungen der Längen der Oxidhalbleiterfilme 105 und 108 in der Kanalquerrichtung der Transistoren verringert werden können.
  • Hier wird ein 20 nm dicker Oxidhalbleiterfilm durch ein Sputterverfahren ausgebildet. Anschließend wird eine Maske über dem Oxidhalbleiterfilm ausgebildet, und ein Teil des Oxidhalbleiterfilms wird selektiv geätzt. Auf diese Weise werden die Oxidhalbleiterfilme 106 und 109 ausgebildet. Als die Oxidhalbleiterfilme 106 und 109 werden In-Ga-Zn-Oxidfilme (In:Ga:Zn = 1:1:1,2) ausgebildet.
  • Anschließend wird Sauerstoff, der in dem isolierenden Film 104 enthalten ist, durch eine Wärmebehandlung in die Oxidhalbleiterfilme bewegt. Es sei angemerkt, dass die Wärmebehandlung zum folgenden Zeitpunkt durchgeführt werden kann: nach dem Ausbilden des zu den Oxidhalbleiterfilmen 106 und 109 werdenden Oxidhalbleiterfilms und vor dem Ätzen des Oxidhalbleiterfilms zum Ausbilden der Oxidhalbleiterfilme 106 und 109.
  • Wenn die Wärmebehandlung bei einer Temperatur von höher als oder gleich 350°C und niedriger als oder gleich 650°C, oder höher als oder gleich 450°C und niedriger als oder gleich 600°C durchgeführt wird, kann ein Oxidhalbleiterfilm erhalten werden, dessen CAAC-Anteil, welcher später beschrieben wird, höher als oder gleich 60% und niedriger als 100%, höher als oder gleich 80% und niedriger als 100%, höher als oder gleich 90% und niedriger als 100%, oder höher als oder gleich 95% und niedriger als oder gleich 98% ist. Darüber hinaus ist es möglich, einen Oxidhalbleiterfilm mit einem niedrigen Gehalt an Wasserstoff, Wasser und dergleichen zu erhalten. Das heißt: Ein Oxidhalbleiterfilm mit einer niedrigen Verunreinigungskonzentration und einer niedrigen Dichte der Defektzustände kann ausgebildet werden.
  • Als Nächstes wird, wie in 11B gezeigt, der isolierende Film 115 auf ähnliche Weise wie bei der Ausführungsform 1 über dem isolierenden Film 104 und den mehrschichtigen Filmen 107 und 110 ausgebildet. Dann werden die leitenden Filme 119 und 120 auf ähnliche Weise wie bei der Ausführungsform 1 über dem isolierenden Film 115 ausgebildet.
  • Als der isolierende Film 115 wird hier ein 100 nm dicker Siliziumoxynitridfilm durch ein Plasma-CVD-Verfahren ausgebildet.
  • Dabei werden die Masken 122 und 123 durch einen Lithographieprozess über einem leitenden Film ausgebildet, und dann wird der leitende Film geätzt, wodurch die leitenden Filme 119 und 120 ausgebildet werden.
  • Danach wird, wie in 12A gezeigt, der isolierende Film 115 auf ähnliche Weise wie bei der Ausführungsform 1 geätzt, wobei die Masken 122 und 123 verbleiben; demzufolge werden die isolierenden Filme 116 und 117 ausgebildet.
  • Anschließend wird, wie in 12B gezeigt, den mehrschichtigen Filmen 107 und 110 das Verunreinigungselement 125 auf ähnliche Weise wie bei der Ausführungsform 1 zugesetzt, wobei die Masken 122 und 123 verbleiben. Als Ergebnis wird den nicht mit den Masken 122 und 123 bedeckten Bereichen in den mehrschichtigen Filmen 107 und 110 das Verunreinigungselement zugesetzt. Es sei angemerkt, dass durch den Zusatz des Verunreinigungselementes 125 eine Sauerstofffehlstelle in den mehrschichtigen Filmen 107 und 110 gebildet wird.
  • Als Ergebnis können die niederohmigen Bereiche 107b und 107c in dem mehrschichtigen Film 107 ausgebildet werden. Zudem können die niederohmigen Bereiche 110b und 110c in dem mehrschichtigen Film 110 ausgebildet werden. Danach werden die Masken 122 und 123 entfernt.
  • Es sei angemerkt, dass dann, wenn das Verunreinigungselement 125 zugesetzt wird, wobei die leitenden Filme 119 und 120 freiliegen, ein Teil der leitenden Filme 119 und 120 abgetrennt wird und sich an Seitenflächen der isolierenden Filme 116 und 117 heftet. Dies resultiert in einem Anstieg des Leckstroms der Transistoren. Das Verunreinigungselement 125 wird deshalb den mehrschichtigen Filmen 107 und 110 zugesetzt, wobei die leitenden Filme 119 und 120 mit den Masken 122 und 123 bedeckt sind; daher kann verhindert werden, dass sich ein Teil der leitenden Filme 119 und 120 an die Seitenflächen der isolierenden Filme 116 und 117 heftet. Das Verunreinigungselement 125 kann alternativ den mehrschichtigen Filmen 107 und 110 zugesetzt werden, nachdem die Masken 122 und 123 entfernt worden sind.
  • Danach kann eine Wärmebehandlung auf ähnliche Weise wie bei der Ausführungsform 1 durchgeführt werden, um die Leitfähigkeit der Bereiche, denen das Verunreinigungselement 125 zugesetzt worden ist, weiter zu erhöhen.
  • Als Nächstes wird, wie in 12C gezeigt, der isolierende Film 126 auf ähnliche Weise wie bei der Ausführungsform 1 über dem isolierenden Film 104, den mehrschichtigen Filmen 107 und 110, den isolierenden Filmen 116 und 117 sowie den leitenden Filmen 119 und 120 ausgebildet.
  • Als der isolierende Film 126 wird hier ein 100 nm dicker Siliziumnitridfilm durch ein Plasma-CVD-Verfahren ausgebildet.
  • Danach kann eine Wärmebehandlung auf ähnliche Weise wie bei der Ausführungsform 1 durchgeführt werden, um die Leitfähigkeit der niederohmigen Bereiche 107b, 107c, 110b und 110c weiter zu erhöhen. Die Wärmebehandlung wird typischerweise bei einer Temperatur durchgeführt, die höher als oder gleich 150°C und niedriger als die untere Entspannungsgrenze des Substrats, höher als oder gleich 250°C und niedriger als oder gleich 450°C, oder höher als oder gleich 300°C und niedriger als oder gleich 450°C ist.
  • Anschließend kann, wie in 13A dargestellt, der isolierende Film 127 auf ähnliche Weise wie bei der Ausführungsform 1 ausgebildet werden. Der isolierende Film 127 kann die parasitäre Kapazität zwischen dem leitenden Film 119 und den leitenden Filmen 134 und 135, die später ausgebildet werden, und zwischen dem leitenden Film 120 und den leitenden Filmen 136 und 137 verringern, die später ausgebildet werden.
  • Anschließend werden Öffnungen auf ähnliche Weise wie bei der Ausführungsform 1 in den isolierenden Filmen 126 und 127 ausgebildet, um Teile der niederohmigen Bereiche freizulegen, und dann werden die leitenden Filme 134, 135, 136 und 137 ausgebildet. Zusätzlich wird vorzugsweise der isolierende Nitridfilm 162 ausgebildet (siehe 13B).
  • Die leitenden Filme 134, 135, 136 und 137 können gegebenenfalls durch ein Verfahren ausgebildet werden, das dem Bildungsverfahren der leitenden Filme 119 und 120 ähnlich ist. Der isolierende Nitridfilm 162 kann je nach Bedarf durch ein Sputterverfahren, ein CVD-Verfahren oder dergleichen ausgebildet werden.
  • Durch den oben beschriebenen Prozess können die Transistoren 100o und 100p hergestellt werden.
  • Bei dem bei dieser Ausführungsform beschriebenen Transistor überlappen die leitenden Filme, die als Source-Elektrode und Drain-Elektrode dienen, den leitenden Film nicht, der als Gate-Elektrode dient; daher kann die parasitäre Kapazität verringert werden und ist der Durchlassstrom hoch. Überdies kann bei dem bei dieser Ausführungsform beschriebenen Transistor der niederohmige Bereich stabil ausgebildet werden; deshalb ist der Durchlassstrom höher und werden Schwankungen der elektrischen Eigenschaften des Transistors stärker verringert als bei einem herkömmlichen Transistor.
  • Die Strukturen, Verfahren und dergleichen, welche bei dieser Ausführungsform beschrieben worden sind, können gegebenenfalls in Kombination mit beliebigen der Strukturen, Verfahren und dergleichen, welche bei den anderen Ausführungsformen beschrieben werden, verwendet werden.
  • (Ausführungsform 3)
  • Bei dieser Ausführungsform werden Modifikationsbeispiele der Transistoren, die bei den vorstehenden Ausführungsformen beschrieben worden sind, anhand von 16A bis 16F, 17A bis 17F, 18A bis
  • 18E, 19A und 19B, 20A bis 20D, 22A bis 22F, 23A bis 23F, 24A bis 24E, 25A und 25B sowie 26A bis 26D beschrieben. Zuerst werden Modifikationsbeispiele der bei der Ausführungsform 1 beschriebenen Transistoren beschrieben. Der Transistor, der in dem Pixelabschnitt ausgebildet ist, wird als typisches Beispiel beschrieben. Transistoren, die in 16A bis 16F dargestellt sind, beinhalten jeweils den Oxidhalbleiterfilm 108, der über dem isolierenden Film 104 über dem Substrat 101 liegt, den isolierenden Film 117, der in Kontakt mit dem Oxidhalbleiterfilm 108 ist, und den leitenden Film 120, der in Kontakt mit dem isolierenden Film 117 ist und den Oxidhalbleiterfilm 108 überlappt.
  • Die Transistoren beinhalten jeweils den isolierenden Film 126, der in Kontakt mit dem Oxidhalbleiterfilm 108 ist, und den isolierenden Film 127, der in Kontakt mit dem isolierenden Film 126 ist. Es sind auch die leitenden Filme 136 und 137 enthalten, die durch die Öffnungen 130 und 131, die sich in dem isolierenden Film 126 und dem isolierenden Film 127 befinden, in Kontakt mit dem Oxidhalbleiterfilm 108 sind. Es sei angemerkt, dass die leitenden Filme 136 und 137 als Source-Elektroden und Drain-Elektroden dienen.
  • Bei dem in 16A dargestellten Transistor umfasst der Oxidhalbleiterfilm 108 den Kanalbereich 108a, der in einem den leitenden Film 120 überlappenden Bereich ausgebildet ist, sowie die niederohmigen Bereiche 108b und 108c, zwischen denen der Kanalbereich 108a angeordnet ist und die die Verunreinigungselemente enthalten. Die leitenden Filme 136 und 137 sind in Kontakt mit dem niederohmigen Bereich 108b bzw. dem niederohmigen Bereich 108c.
  • Alternativ wird, wie bei dem in 16B dargestellten Transistor, ein Verunreinigungselement nicht notwendigerweise Bereichen 108d und 108e des Oxidhalbleiterfilms 108 zugesetzt, die in Kontakt mit dem leitenden Film 136 bzw. dem leitenden Film 137 sind. In diesem Fall sind Bereiche, die die Verunreinigungselemente enthalten, d. h. die niederohmigen Bereiche 108b und 108c, bereitgestellt. Die niederohmigen Bereiche (108b und 108c) sind jeweils zwischen dem Kanalbereich 108a und einem der Bereiche (108d oder 108e) in Kontakt mit dem leitenden Film (136 oder 137) bereitgestellt. Die Bereiche 108d und 108e weisen Leitfähigkeit auf, wenn eine Spannung an die leitenden Filme 136 und 137 angelegt wird; demzufolge dienen die Bereiche 108b und 108c als Source-Bereich und Drain-Bereich.
  • Es sei angemerkt, dass der in 16B dargestellte Transistor derart ausgebildet werden kann, dass die leitenden Filme 136 und 137 ausgebildet werden und dann dem Oxidhalbleiterfilm Verunreinigungselemente zugesetzt werden, wobei der leitende Film 120 und die leitenden Filme 136 und 137 als Masken verwendet werden.
  • Ein Endabschnitt des leitenden Films 120 kann eine sich verjüngende Form haben. Das heißt, dass ein Winkel θ1, der zwischen einer Oberfläche, an der der isolierende Film 117 und der leitende Film 120 in Kontakt miteinander sind, und einer Seitenfläche des leitenden Films 120 gebildet ist, kleiner als 90°, größer als oder gleich 10° und kleiner als oder gleich 85°, größer als oder gleich 15° und kleiner als oder gleich 85°, größer als oder gleich 30° und kleiner als oder gleich 85°, größer als oder gleich 45° und kleiner als oder gleich 85°, oder größer als oder gleich 60° und kleiner als oder gleich 85° sein kann. Wenn der Winkel θ1 kleiner als 90°, größer als oder gleich 10° und kleiner als oder gleich 85°, größer als oder gleich 15° und kleiner als oder gleich 85°, größer als oder gleich 30° und kleiner als oder gleich 85°, größer als oder gleich 45° und kleiner als oder gleich 85°, oder größer als oder gleich 60° und kleiner als oder gleich 85° ist, kann die Abdeckung der Seitenflächen des isolierenden Films 117 und des leitenden Films 120 mit dem isolierenden Film 126 verbessert werden.
  • Als Nächstes werden Modifikationsbeispiele der niederohmigen Bereiche 108b und 108c beschrieben. 16C bis 16F sind jeweils eine vergrößerte Ansicht der Umgebung des in 16A dargestellten Oxidhalbleiterfilms 108. Die Kanallänge L gibt einen Abstand zwischen einem Paar von niederohmigen Bereichen an.
  • Wie in 16C in einer Querschnittsansicht in der Kanallängsrichtung dargestellt, sind die Grenzen zwischen dem Kanalbereich 108a und den niederohmigen Bereichen 108b und 108c auf die Endabschnitte des leitenden Films 120 ausgerichtet oder im Wesentlichen ausgerichtet, wobei der isolierende Film 117 dazwischen angeordnet ist. Das heißt: Von oben betrachtet, sind die Grenzen zwischen dem Kanalbereich 108a und den niederohmigen Bereichen 108b und 108c auf die Endabschnitte des leitenden Films 120 ausgerichtet oder im Wesentlichen ausgerichtet.
  • Alternativ umfasst, wie in 16D in einer Querschnittsansicht in der Kanallängsrichtung dargestellt, der Kanalbereich 108a einen Bereich, der nicht den Endabschnitt des leitenden Films 120 überlappt. Der Bereich dient als Offset-Bereich. Die Länge des Offset-Bereichs in der Kanallängsrichtung wird als Loff bezeichnet. Es sei angemerkt, dass in dem Fall, in dem eine Vielzahl von Offset-Bereichen bereitgestellt ist, Loff die Länge eines einzelnen Offset-Bereichs angibt. Loff ist in der Kanallänge L inbegriffen. Es sei angemerkt, dass Loff kleiner als 20%, kleiner als 10%, kleiner als 5% oder kleiner als 2% der Kanallänge L ist.
  • Alternativ umfassen, wie in 16E in einer Querschnittsansicht in der Kanallängsrichtung dargestellt, die niederohmigen Bereiche 108b und 108c jeweils einen Bereich, der den leitenden Film 120 überlappt, wobei der isolierende Film 117 dazwischen angeordnet ist. Dieser Bereich dient als Überlappungsbereich. Der Überlappungsbereich in der Kanallängsrichtung wird als Lov bezeichnet. Lov ist kleiner als 20%, kleiner als 10%, kleiner als 5% oder kleiner als 2% der Kanallänge L.
  • Alternativ sind, wie in 16F in einer Querschnittsansicht in der Kanallängsrichtung dargestellt, ein niederohmiger Bereich 108f zwischen dem Kanalbereich 108a und dem niederohmigen Bereich 108b und ein niederohmiger Bereich 108g zwischen dem Kanalbereich 108a und dem niederohmigen Bereich 108c bereitgestellt. Die niederohmigen Bereiche 108f und 108g weisen niedrigere Konzentrationen eines Verunreinigungselementes und einen höheren spezifischen Widerstand auf als die niederohmigen Bereiche 108b und 108c. Dabei überlappen die niederohmigen Bereiche 108f und 108g den isolierenden Film 117; sie können jedoch sowohl den isolierenden Film 117 als auch den leitenden Film 120 überlappen.
  • Es sei angemerkt, dass in 16C bis 16F der in 16A dargestellte Transistor beschrieben wird; jedoch kann der in 16B dargestellte Transistor je nach Bedarf eine beliebige der Strukturen in 16C bis 16F aufweisen.
  • Bei dem in 17A dargestellten Transistor ist der Endabschnitt des isolierenden Films 117 weiter außen positioniert als der Endabschnitt des leitenden Films 120. Mit anderen Worten hat der isolierende Film 117 eine Form, bei der sich dessen Endabschnitt über den Endabschnitt des leitenden Films 120 hinaus erstreckt. Der isolierende Film 126 kann von dem Kanalbereich 108a ferngehalten werden; demzufolge kann verhindert werden, dass Stickstoff, Wasserstoff und dergleichen, welche in dem isolierenden Film 126 enthalten sind, in den Kanalbereich 108a eindringen.
  • Bei dem in 17B dargestellten Transistor haben der isolierende Film 117 und der leitende Film 120 jeweils eine sich verjüngende Form, wobei sich die Winkel der sich verjüngenden Formen voneinander unterscheiden. Mit anderen Worten unterscheidet sich der Winkel θ1, der zwischen einer Oberfläche, an der der isolierende Film 117 und der leitende Film 120 in Kontakt miteinander sind, und einer Seitenfläche des leitenden Films 120 gebildet ist, von einem Winkel θ2, der zwischen einer Oberfläche, an der der Oxidhalbleiterfilm 108 und der isolierende Film 117 in Kontakt miteinander sind, und einer Seitenfläche des isolierenden Films 117 gebildet ist. Der Winkel θ2 kann kleiner als 90°, größer als oder gleich 30° und kleiner als oder gleich 85°, oder größer als oder gleich 45° und kleiner als oder gleich 70° sein. Wenn beispielsweise der Winkel θ2 kleiner ist als der Winkel θ1, wird die Abdeckung mit dem isolierenden Film 126 verbessert. Im Gegensatz dazu kann der Transistor miniaturisiert werden, wenn der Winkel θ2 größer ist als der Winkel θ1.
  • Als Nächstes werden Modifikationsbeispiele der niederohmigen Bereiche 108b und 108c anhand von 17C bis 17F beschrieben. 17C bis 17F sind jeweils eine vergrößerte Ansicht der Umgebung des in 17A dargestellten Oxidhalbleiterfilms 108.
  • Wie in 17C in einer Querschnittsansicht in der Kanallängsrichtung dargestellt, sind die Grenzen zwischen dem Kanalbereich 108a und den niederohmigen Bereichen 108b und 108c auf die Endabschnitte des leitenden Films 120 ausgerichtet oder im Wesentlichen ausgerichtet, wobei der isolierende Film 117 dazwischen angeordnet ist. Das heißt: Von oben betrachtet, sind die Grenzen zwischen dem Kanalbereich 108a und den niederohmigen Bereichen 108b und 108c auf die Endabschnitte des leitenden Films 120 ausgerichtet oder im Wesentlichen ausgerichtet.
  • Alternativ umfasst, wie in 17D in einer Querschnittsansicht in der Kanallängsrichtung dargestellt, der Kanalbereich 108a einen Bereich, der nicht den leitenden Film 120 überlappt. Der Bereich dient als Offset-Bereich. Das heißt: Von oben betrachtet, sind die Endabschnitte der niederohmigen Bereiche 108b und 108c auf die Endabschnitte des isolierenden Films 117 ausgerichtet oder im Wesentlichen ausgerichtet und überlappen nicht die Endabschnitte des leitenden Films 120.
  • Alternativ umfassen, wie in 17E in einer Querschnittsansicht in der Kanallängsrichtung dargestellt, die niederohmigen Bereiche 108b und 108c jeweils einen Bereich, der den leitenden Film 120 überlappt, wobei der isolierende Film 117 dazwischen angeordnet ist. Der Bereich wird als Überlappungsbereich bezeichnet. Das heißt: Von oben betrachtet, überlappen die Endabschnitte der niederohmigen Bereiche 108b und 108c den leitenden Film 120.
  • Alternativ sind, wie in 17F in einer Querschnittsansicht in der Kanallängsrichtung dargestellt, der niederohmige Bereich 108f zwischen dem Kanalbereich 108a und dem niederohmigen Bereich 108b und der niederohmige Bereich 108g zwischen dem Kanalbereich 108a und dem niederohmigen Bereich 108c bereitgestellt. Die niederohmigen Bereiche 108f und 108g weisen niedrigere Konzentrationen eines Verunreinigungselementes und einen höheren spezifischen Widerstand auf als die niederohmigen Bereiche 108b und 108c. Dabei überlappen die niederohmigen Bereiche 108f und 108g den isolierenden Film 117; sie können jedoch sowohl den isolierenden Film 117 als auch den leitenden Film 120 überlappen.
  • Es sei angemerkt, dass in 17C bis 17F der in 17A dargestellte Transistor beschrieben wird; jedoch kann der in 17B dargestellte Transistor je nach Bedarf eine beliebige der Strukturen in 17C bis 17F aufweisen.
  • Bei dem in 18A dargestellten Transistor weist der leitende Film 120 eine mehrschichtige Struktur auf, die den leitenden Film 120a in Kontakt mit dem isolierenden Film 117 und den leitenden Film 120b in Kontakt mit dem leitenden Film 120a umfasst. Der Endabschnitt des leitenden Films 120a ist weiter außen positioniert als der Endabschnitt des leitenden Films 120b. Mit anderen Worten hat der leitende Film 120a eine Form, bei der sich dessen Endabschnitt über den Endabschnitt des leitenden Films 120b hinaus erstreckt.
  • Als Nächstes werden Modifikationsbeispiele der niederohmigen Bereiche 108b und 108c beschrieben. 18B bis 18E sowie 19A und 19B sind jeweils eine vergrößerte Ansicht der Umgebung des in 18A dargestellten Oxidhalbleiterfilms 108.
  • Wie in 18B in einer Querschnittsansicht in der Kanallängsrichtung dargestellt, sind die Grenzen zwischen dem Kanalbereich 108a und den niederohmigen Bereichen 108b und 108c auf die Endabschnitte des leitenden Films 120a in dem leitenden Film 120 ausgerichtet oder im Wesentlichen ausgerichtet, wobei der isolierende Film 117 dazwischen angeordnet ist. Das heißt: Von oben betrachtet, sind die Grenzen zwischen dem Kanalbereich 108a und den niederohmigen Bereichen 108b und 108c auf die Endabschnitte des leitenden Films 120 ausgerichtet oder im Wesentlichen ausgerichtet.
  • Alternativ umfasst, wie in 18C in einer Querschnittsansicht in der Kanallängsrichtung dargestellt, der Kanalbereich 108a einen Bereich, der nicht den leitenden Film 120 überlappt. Der Bereich dient als Offset-Bereich. Das heißt: Von oben betrachtet, überlappen die Endabschnitte der niederohmigen Bereiche 108b und 108c nicht die Endabschnitte des leitenden Films 120.
  • Wie in 18D in einer Querschnittsansicht in der Kanallängsrichtung dargestellt, umfassen die niederohmigen Bereiche 108b und 108c jeweils einen Bereich, der den leitenden Film 120, insbesondere den leitenden Film 120a, überlappt. Der Bereich wird als Überlappungsbereich bezeichnet. Das heißt: Von oben betrachtet, überlappen die Endabschnitte der niederohmigen Bereiche 108b und 108c den leitenden Film 120a.
  • Alternativ sind, wie in 18E in einer Querschnittsansicht in der Kanallängsrichtung dargestellt, der niederohmige Bereich 108f zwischen dem Kanalbereich 108a und dem niederohmigen Bereich 108b und der niederohmige Bereich 108g zwischen dem Kanalbereich 108a und dem niederohmigen Bereich 108c bereitgestellt. Das Verunreinigungselement wird den niederohmigen Bereichen 108f und 108g durch den leitenden Film 120a zugesetzt; daher weisen die niederohmigen Bereiche 108f und 108g niedrigere Konzentrationen eines Verunreinigungselementes und einen höheren spezifischen Widerstand auf als die niederohmigen Bereiche 108b und 108c. Dabei überlappen die niederohmigen Bereiche 108f und 108g den leitenden Film 120a; sie können jedoch sowohl den leitenden Film 120a als auch den leitenden Film 120b überlappen.
  • Wie in 19A in der Querschnittsansicht in der Kanallängsrichtung dargestellt, kann der Endabschnitt des leitenden Films 120a weiter außen positioniert sein als der Endabschnitt des leitenden Films 120b und kann der leitende Film 120a eine sich verjüngende Form haben. Das heißt, dass ein Winkel zwischen einer Oberfläche, an der der isolierende Film 117 und der leitende Film 120a in Kontakt miteinander sind, und einer Seitenfläche des leitenden Films 120a kleiner als 90°, größer als oder gleich 5° und kleiner als oder gleich 45°, oder größer als oder gleich 5° und kleiner als oder gleich 30° sein kann.
  • Ferner kann der Endabschnitt des isolierenden Films 117 weiter außen positioniert sein als der Endabschnitt des leitenden Films 120a.
  • Des Weiteren kann eine Seitenfläche des isolierenden Films 117 gekrümmt sein.
  • Der isolierende Film 117 kann eine sich verjüngende Form haben. Das heißt: Ein Winkel, der zwischen einer Oberfläche, an der der Oxidhalbleiterfilm 108 und der isolierende Film 117 in Kontakt miteinander sind, und einer Seitenfläche des isolierenden Films 117 gebildet ist, kann kleiner als 90°, bevorzugt größer als oder gleich 30° und kleiner als 90° sein.
  • Der in 19A dargestellte Oxidhalbleiterfilm 108 umfasst den Kanalbereich 108a, die niederohmigen Bereiche 108f und 108g, zwischen denen der Kanalbereich 108a angeordnet ist, niederohmige Bereiche 108h und 108i, zwischen denen die niederohmigen Bereiche 108f und 108g angeordnet sind, sowie die niederohmigen Bereiche 108b und 108c, zwischen denen die niederohmigen Bereiche 108h und 108i angeordnet sind. Das Verunreinigungselement wird den niederohmigen Bereichen 108f, 108g, 108h und 108i durch den isolierenden Film 117 und den leitenden Film 120a zugesetzt; daher weisen die niederohmigen Bereiche 108f, 108g, 108h und 108i niedrigere Konzentrationen eines Verunreinigungselementes und einen höheren spezifischen Widerstand auf als die niederohmigen Bereiche 108b und 108c.
  • Der in 19B dargestellte Oxidhalbleiterfilm 108 umfasst den Kanalbereich 108a, die niederohmigen Bereiche 108h und 108i, zwischen denen der Kanalbereich 108a angeordnet ist, sowie die niederohmigen Bereiche 108b und 108c, zwischen denen die niederohmigen Bereiche 108h und 108i angeordnet sind. Das Verunreinigungselement wird den niederohmigen Bereichen 108h und 108i durch den isolierenden Film 117 zugesetzt; daher weisen die niederohmigen Bereiche 108h und 108i niedrigere Konzentrationen eines Verunreinigungselementes und einen höheren spezifischen Widerstand auf als die niederohmigen Bereiche 108b und 108c.
  • Es sei angemerkt, dass in der Kanallängsrichtung der Kanalbereich 108a den leitenden Film 120b überlappt, dass die niederohmigen Bereiche 108f und 108g den leitenden Film 120a überlappen, der von dem leitenden Film 120b nach außen vorsteht, dass die niederohmigen Bereiche 108h und 108i den isolierenden Film 117 überlappen, der von dem leitenden Film 120a nach außen vorsteht, und dass die niederohmigen Bereiche 108b und 108c weiter außen positioniert sind als der isolierende Film 117.
  • Wie in 18E sowie 19A und 19B dargestellt, kann der Oxidhalbleiterfilm 108 die niederohmigen Bereiche 108f, 108g, 108h und 108i umfassen, die niedrigere Konzentrationen eines Verunreinigungselementes und einen höheren spezifischen Widerstand aufweisen als die niederohmigen Bereiche 108b und 108c, wodurch das elektrische Feld des Drain-Bereichs abgeschwächt werden kann. Demzufolge kann eine Verschlechterung des Transistors aufgrund des elektrischen Feldes des Drain-Bereichs, wie z. B. eine Verschiebung der Schwellenspannung des Transistors, verhindert werden.
  • Der in 20A gezeigte Transistor beinhaltet den Oxidhalbleiterfilm 108, der den Kanalbereich 108a und die niederohmigen Bereiche 108b und 108c umfasst. Die niederohmigen Bereiche 108b und 108c umfassen jeweils einen Bereich mit einer Dicke, die kleiner ist als diejenige des Kanalbereichs 108a. Typischerweise umfassen die niederohmigen Bereiche 108b und 108c jeweils einen Bereich mit einer Dicke, die um 0,1 nm oder mehr und 5 nm oder weniger kleiner ist als diejenige des Kanalbereichs 108a.
  • Bei dem in 20B gezeigten Transistor weist mindestens einer der isolierenden Filme 104 und 117, die in Kontakt mit dem Oxidhalbleiterfilm 108 sind, eine mehrschichtige Struktur auf. Der isolierende Film 104 umfasst beispielsweise den isolierenden Film 104a und den isolierenden Film 104b in Kontakt mit dem isolierenden Film 104a und dem Oxidhalbleiterfilm 108. Der isolierende Film 117 umfasst beispielsweise einen isolierenden Film 117a in Kontakt mit dem Oxidhalbleiterfilm 108 und einen isolierenden Film 117b in Kontakt mit dem isolierenden Film 117a.
  • Die isolierenden Filme 104b und 117a können unter Verwendung eines isolierenden Oxidfilms mit einem niedrigen Stickstoffoxidgehalt und einer niedrigen Dichte der Defektzustände ausgebildet werden. Der isolierende Oxidfilm mit einem niedrigen Stickstoffoxidgehalt und einer niedrigen Dichte der Defektzustände ist insbesondere ein isolierender Oxidfilm, in dem die Dichte der Defektzustände, die um 4,6 eV oder mehr und 8 eV oder weniger unter einem Vakuumniveau liegen, niedrig ist, d. h. ein isolierender Oxidfilm, in dem die Dichte der auf Stickstoffoxid zurückzuführenden Defektzustände niedrig ist. Als isolierender Oxidfilm mit einem niedrigen Stickstoffoxidgehalt und einer niedrigen Dichte der Defektzustände kann ein Siliziumoxynitridfilm, der wenig Stickstoffoxid abgibt, ein Aluminiumoxynitridfilm, der wenig Stickstoffoxid abgibt, oder dergleichen verwendet werden. Die durchschnittliche Dicke jedes der isolierenden Filme 104b und 117a ist größer als oder gleich 0,1 nm und kleiner als oder gleich 50 nm, oder größer als oder gleich 0,5 nm und kleiner als oder gleich 10 nm.
  • Es sei angemerkt, dass es sich bei einem Siliziumoxynitridfilm, der weniger Stickstoffoxid abgibt, um einen Film handelt, bei dem die Menge an abgegebenem Ammoniak in thermischer Desorptionsspektroskopie-(TDS-)Analyse größer ist als die Menge an abgegebenem Stickstoffoxid; die Menge an abgegebenem Ammoniak ist typischerweise größer als oder gleich 1 × 1018 Moleküle/cm3 und kleiner als oder gleich 5 × 1019 Moleküle/cm3. Es sei angemerkt, dass es sich bei der Menge an abgegebenem Ammoniak um die Menge an Ammoniak handelt, das durch eine Wärmebehandlung abgegeben wird, bei der die Oberflächentemperatur eines Films höher als oder gleich 50°C und niedriger als oder gleich 650°C, bevorzugt höher als oder gleich 50°C und niedriger als oder gleich 550°C wird.
  • Die isolierenden Filme 104a und 117b können unter Verwendung eines isolierenden Oxidfilms, der durch Erwärmung Sauerstoff abgibt, ausgebildet werden. Es sei angemerkt, dass die durchschnittliche Dicke jedes der isolierenden Filme 104a und 117b größer als oder gleich 5 nm und kleiner als oder gleich 1000 nm, oder größer als oder gleich 10 nm und kleiner als oder gleich 500 nm ist.
  • Typische Beispiele für den isolierenden Oxidfilm, der durch Erwärmung Sauerstoff abgibt, umfassen einen Siliziumoxynitridfilm und einen Aluminiumoxynitridfilm.
  • Stickstoffoxid (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), typischerweise NO2 oder NO, bildet Niveaus in dem isolierenden Film 104, dem isolierenden Film 117 und dergleichen. Die Niveaus werden in der Energielücke des Oxidhalbleiterfilms 108 gebildet. Wenn Stickstoffoxid in die Grenzfläche zwischen dem isolierenden Film 104 und dem Oxidhalbleiterfilm 108, die Grenzfläche zwischen dem isolierenden Film 117 und dem Oxidhalbleiterfilm 108 und die Grenzfläche zwischen dem isolierenden Film 104 und dem isolierenden Film 117 diffundiert, wird deshalb ein Elektron durch das Niveau auf der Seite des isolierenden Films 104 und der Seite des isolierenden Films 117 eingefangen. Als Ergebnis bleibt das eingefangene Elektron in der Nähe der Grenzfläche zwischen dem isolierenden Film 104 und dem Oxidhalbleiterfilm 108, der Grenzfläche zwischen dem isolierenden Film 117 und dem Oxidhalbleiterfilm 108 und der Grenzfläche zwischen dem isolierenden Film 104 und dem isolierenden Film 117; daher wird die Schwellenspannung des Transistors in positiver Richtung verschoben.
  • Bei einer Wärmebehandlung reagiert Stickstoffoxid mit Ammoniak und Sauerstoff. Da bei einer Wärmebehandlung Stickstoffoxid, das in den isolierenden Filmen 104a und 117b enthalten ist, mit Ammoniak reagiert, das in den isolierenden Filmen 104b und 117a enthalten ist, wird Stickstoffoxid reduziert, das in den isolierenden Filmen 104a und 117b enthalten ist. Deshalb wird ein Elektron an der Grenzfläche zwischen dem isolierenden Film 104 und dem Oxidhalbleiterfilm 108, der Grenzfläche zwischen dem isolierenden Film 117 und dem Oxidhalbleiterfilm 108 und der Grenzfläche zwischen dem isolierenden Film 104 und dem isolierenden Film 117 kaum eingefangen.
  • Indem der isolierende Oxidfilm mit einem niedrigen Stickstoffoxidgehalt und einer niedrigen Dichte der Defektzustände für die isolierenden Filme 104b und 117a verwendet wird, kann eine Verschiebung der Schwellenspannung des Transistors verringert werden, was zur geringeren Veränderung der elektrischen Eigenschaften des Transistors führt.
  • Es sei angemerkt, dass in einem ESR-Spektrum bei 100 K oder niedriger der isolierenden Filme 104b und 117a aufgrund von Wärmebehandlung in einem Herstellungsprozess des Transistors, typischerweise Wärmebehandlung bei einer Temperatur, die höher als oder gleich 300°C und niedriger als die untere Entspannungsgrenze des Substrats ist, 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 werden. Die Spaltbreite des ersten und des zweiten Signals und die Spaltbreite des zweiten und des dritten Signals, welche durch eine ESR-Messung unter Verwendung eines X-Bandes erhalten werden, sind jeweils ungefähr 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 (NO2). Mit anderen Worten: Je niedriger die gesamte Spin-Dichte 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 ist, das bei einem g-Faktor von größer als oder gleich 1,964 und kleiner als oder gleich 1,966 erscheint, desto niedriger ist der Stickstoffoxidgehalt in dem isolierenden Oxidfilm.
  • Nach einer Wärmebehandlung in einem Herstellungsprozess des Transistors, typischerweise einer Wärmebehandlung bei einer Temperatur, die höher als oder gleich 300°C und niedriger als die untere Entspannungsgrenze des Substrats ist, weist der isolierende Oxidfilm mit einem niedrigen Stickstoffoxidgehalt und einer niedrigen Dichte der Defektzustände eine durch Sekundärionen-Massenspektrometrie (SIMS) gemessene Stickstoffkonzentration von 6 × 1020 Atome/cm3 oder niedriger auf.
  • Ein dichter und harter Film kann ausgebildet werden, indem ein isolierender Oxidfilm mit einem niedrigen Stickstoffoxidgehalt und einer niedrigen Dichte der Defektzustände durch ein Plasma-CVD-Verfahren unter Verwendung von Silan und Distickstoffmonoxid bei einer Substrattemperatur von höher als oder gleich 220°C, höher als oder gleich 280°C oder höher als oder gleich 350°C ausgebildet wird.
  • Der in 20C gezeigte Transistor beinhaltet einen isolierenden Film 141 zwischen dem isolierenden Film 126 und jeweils dem Oxidhalbleiterfilm 108, dem isolierenden Film 117 und dem leitenden Film 120. Der isolierende Film 141 kann ausgebildet werden, indem der isolierende Oxidfilm mit einem niedrigen Stickstoffoxidgehalt und einer niedrigen Dichte der Defektzustände für die in 20B gezeigten isolierenden Filme 104b und 117a verwendet wird.
  • Alternativ sind in einer Querschnittsansicht in der Kanallängsrichtung der niederohmige Bereich 108f zwischen dem Kanalbereich 108a und dem niederohmigen Bereich 108b und der niederohmige Bereich 108g zwischen dem Kanalbereich 108a und dem niederohmigen Bereich 108c bereitgestellt. Die niederohmigen Bereiche 108f und 108g weisen niedrigere Konzentrationen eines Verunreinigungselementes und einen höheren spezifischen Widerstand auf als die niederohmigen Bereiche 108b und 108c. Dabei überlappen die niederohmigen Bereiche 108f und 108g den isolierenden Film 141, der in Kontakt mit Seitenflächen des isolierenden Films 117 und des leitenden Films 120 ist. Es sei angemerkt, dass die niederohmigen Bereiche 108f und 108g den isolierenden Film 126 und den leitenden Film 120 überlappen können.
  • Es sei angemerkt, dass bei dem in 20D dargestellten Transistor der isolierende Film 117 in Kontakt mit dem Kanalbereich 108a des Oxidhalbleiterfilms 108 und in Kontakt mit den niederohmigen Bereichen 108b und 108c ist. Außerdem sind in dem isolierenden Film 117 die Dicken von Bereichen in Kontakt mit den niederohmigen Bereichen 108b und 108c kleiner als die Dicke eines Bereichs in Kontakt mit dem Kanalbereich 108a; die durchschnittliche Dicke des isolierenden Films 117 ist typischerweise größer als oder gleich 0,1 nm und kleiner als oder gleich 50 nm, oder größer als oder gleich 0,5 nm und kleiner als oder gleich 10 nm. Als Ergebnis kann das Verunreinigungselement dem Oxidhalbleiterfilm 108 durch den isolierenden Film 117 zugesetzt werden; außerdem kann Wasserstoff, der in dem isolierenden Film 126 enthalten ist, durch den isolierenden Film 117 in den Oxidhalbleiterfilm 108 bewegt werden. Auf diese Weise können die niederohmigen Bereiche 108b und 108c ausgebildet werden.
  • Des Weiteren weist der isolierende Film 104 eine mehrschichtige Struktur aus den isolierenden Filmen 104a und 104b auf; beispielsweise wird der isolierende Film 104a unter Verwendung eines isolierenden Oxidfilms ausgebildet, der durch Erwärmung Sauerstoff abgibt, und der isolierende Film 104b wird unter Verwendung eines isolierenden Oxidfilms mit einem niedrigen Stickstoffoxidgehalt und einer niedrigen Dichte der Defektzustände ausgebildet. Des Weiteren wird der isolierende Film 117 unter Verwendung eines isolierenden Oxidfilms mit einem niedrigen Stickstoffoxidgehalt und einer niedrigen Dichte der Defektzustände ausgebildet. Das heißt, dass der Oxidhalbleiterfilm 108 mit dem isolierenden Oxidfilm mit einem niedrigen Stickstoffoxidgehalt und einer niedrigen Dichte der Defektzustände bedeckt sein kann. Als Ergebnis können die Einfangstellen für Ladungsträger an den Grenzflächen zwischen dem Oxidhalbleiterfilm 108 und den isolierenden Filmen 104b und 117 verringert werden, während Sauerstoff, der in dem isolierenden Film 104a enthalten ist, durch eine Wärmebehandlung in den Oxidhalbleiterfilm 108 bewegt wird, um Sauerstofffehlstellen in dem Kanalbereich 108a des Oxidhalbleiterfilms 108 zu verringern. Folglich kann eine Verschiebung der Schwellenspannung des Transistors verringert werden, was zu einer geringeren Veränderung der elektrischen Eigenschaften des Transistors führt.
  • Als Nächstes werden Modifikationsbeispiele der Transistoren, die bei der Ausführungsform 2 beschrieben worden sind, anhand von 22A bis 22F, 23A bis 23F, 24A bis 24E, 25A und 25B sowie 26A bis 26D beschrieben. Dabei wird der Transistor, der in dem Pixelabschnitt ausgebildet ist, als typisches Beispiel beschrieben. Transistoren, die in 22A bis 22F dargestellt sind, beinhalten jeweils den mehrschichtigen Film 110, der über dem isolierenden Film 104 über dem Substrat 101 liegt, den isolierenden Film 117, der in Kontakt mit dem mehrschichtigen Film 110 ist, und den leitenden Film 120, der in Kontakt mit dem isolierenden Film 117 ist und den mehrschichtigen Film 110 überlappt.
  • Die Transistoren beinhalten jeweils den isolierenden Film 126, der in Kontakt mit dem mehrschichtigen Film 110 ist, und den isolierenden Film 127, der in Kontakt mit dem isolierenden Film 126 ist. Es sind auch die leitenden Filme 136 und 137 enthalten, die durch die Öffnungen 130 und 131, die sich in dem isolierenden Film 126 und dem isolierenden Film 127 befinden, in Kontakt mit dem mehrschichtigen Film 110 sind.
  • Bei dem in 22A dargestellten Transistor umfasst der mehrschichtige Film 110 den Kanalbereich 110a, der in einem den leitenden Film 120 überlappenden Bereich ausgebildet ist, sowie die niederohmigen Bereiche 110b und 110c, zwischen denen der Kanalbereich 110a angeordnet ist und die die Verunreinigungselemente enthalten. Die leitenden Filme 136 und 137 sind in Kontakt mit dem niederohmigen Bereich 110b bzw. dem niederohmigen Bereich 110c.
  • Alternativ wird, wie bei dem in 22B dargestellten Transistor, ein Verunreinigungselement nicht notwendigerweise Bereichen 110d und 110e des mehrschichtigen Films 110 zugesetzt, die in Kontakt mit dem leitenden Film 136 bzw. dem leitenden Film 137 sind. In diesem Fall sind Bereiche, die die Verunreinigungselemente enthalten, d. h. die niederohmigen Bereiche 110b und 110c, bereitgestellt. Der niederohmige Bereich (110b oder 110c) ist zwischen dem Kanalbereich 110a und dem Bereich (110d oder 110e) in Kontakt mit dem leitenden Film (136 oder 137) bereitgestellt. Die Bereiche 110d und 110e weisen Leitfähigkeit auf, wenn eine Spannung an die leitenden Filme 136 und 137 angelegt wird; demzufolge dienen die Bereiche 110d und 110e als Source-Bereich und Drain-Bereich.
  • Es sei angemerkt, dass der in 22B dargestellte Transistor derart ausgebildet werden kann, dass die leitenden Filme 136 und 137 ausgebildet werden und dann den Oxidhalbleiterfilmen Verunreinigungselemente zugesetzt werden, wobei der leitende Film 120 und die leitenden Filme 136 und 137 als Masken verwendet werden.
  • Ein Endabschnitt des leitenden Films 120 kann eine sich verjüngende Form haben. Das heißt, dass ein Winkel θ1, der zwischen einer Oberfläche, an der der isolierende Film 117 und der leitende Film 120 in Kontakt miteinander sind, und einer Seitenfläche des leitenden Films 120 gebildet ist, kleiner als 90°, größer als oder gleich 10° und kleiner als oder gleich 85°, größer als oder gleich 15° und kleiner als oder gleich 85°, größer als oder gleich 30° und kleiner als oder gleich 85°, größer als oder gleich 45° und kleiner als oder gleich 85°, oder größer als oder gleich 60° und kleiner als oder gleich 85° sein kann. Wenn der Winkel θ1 kleiner als 90°, größer als oder gleich 10° und kleiner als oder gleich 85°, größer als oder gleich 15° und kleiner als oder gleich 85°, größer als oder gleich 30° und kleiner als oder gleich 85°, größer als oder gleich 45° und kleiner als oder gleich 85°, oder größer als oder gleich 60° und kleiner als oder gleich 85° ist, kann die Abdeckung der Seitenflächen des isolierenden Films 117 und des leitenden Films 120 mit dem isolierenden Film 126 verbessert werden.
  • Als Nächstes werden Modifikationsbeispiele der niederohmigen Bereiche 110b und 110c beschrieben. 22C bis 22F sind jeweils eine vergrößerte Ansicht der Umgebung des in 22A dargestellten mehrschichtigen Films 110. Die Kanallänge L gibt einen Abstand zwischen einem Paar von niederohmigen Bereichen an.
  • Wie in 22C in einer Querschnittsansicht in der Kanallängsrichtung dargestellt, sind die Grenzen zwischen dem Kanalbereich 110a und den niederohmigen Bereichen 110b und 110c auf die Endabschnitte des leitenden Films 120 ausgerichtet oder im Wesentlichen ausgerichtet, wobei der isolierende Film 117 dazwischen angeordnet ist. Das heißt: Von oben betrachtet, sind die Grenzen zwischen dem Kanalbereich 110a und den niederohmigen Bereichen 110b und 110c auf die Endabschnitte des leitenden Films 120 ausgerichtet oder im Wesentlichen ausgerichtet.
  • Alternativ umfasst, wie in 22D in einer Querschnittsansicht in der Kanallängsrichtung dargestellt, der Kanalbereich 110a einen Bereich, der nicht den Endabschnitt des leitenden Films 120 überlappt. Der Bereich dient als Offset-Bereich. Die Länge des Offset-Bereichs in der Kanallängsrichtung wird als Loff bezeichnet. Es sei angemerkt, dass in dem Fall, in dem eine Vielzahl von Offset-Bereichen bereitgestellt ist, Loff die Länge eines einzelnen Offset-Bereichs angibt. Loff ist in der Kanallänge L inbegriffen. Es sei angemerkt, dass Loff kleiner als 20%, kleiner als 10%, kleiner als 5% oder kleiner als 2% der Kanallänge L ist.
  • Alternativ umfassen, wie in 22E in einer Querschnittsansicht in der Kanallängsrichtung dargestellt, die niederohmigen Bereiche 110b und 110c jeweils einen Bereich, der den leitenden Film 120 überlappt, wobei der isolierende Film 117 dazwischen angeordnet ist. Dieser Bereich dient als Überlappungsbereich. Der Überlappungsbereich in der Kanallängsrichtung wird als Lov bezeichnet. Lov ist kleiner als 20%, kleiner als 10%, kleiner als 5% oder kleiner als 2% der Kanallänge L.
  • Alternativ sind, wie in 22F in einer Querschnittsansicht in der Kanallängsrichtung dargestellt, ein niederohmiger Bereich 110f zwischen dem Kanalbereich 110a und dem niederohmigen Bereich 110b und ein niederohmiger Bereich 110g zwischen dem Kanalbereich 110a und dem niederohmigen Bereich 110c bereitgestellt. Die niederohmigen Bereiche 110f und 110g weisen niedrigere Konzentrationen eines Verunreinigungselementes und einen höheren spezifischen Widerstand auf als die niederohmigen Bereiche 110b und 110c. Dabei überlappen die niederohmigen Bereiche 110f und 110g den isolierenden Film 117; sie können jedoch sowohl den isolierenden Film 117 als auch den leitenden Film 120 überlappen.
  • Es sei angemerkt, dass in 22C bis 22F der in 22A dargestellte Transistor beschrieben wird; jedoch kann der in 22B dargestellte Transistor je nach Bedarf eine beliebige der Strukturen in 22C bis 22F aufweisen.
  • Bei dem in 23A dargestellten Transistor ist der Endabschnitt des isolierenden Films 117 weiter außen positioniert als der Endabschnitt des leitenden Films 120. Mit anderen Worten hat der isolierende Film 117 eine Form, bei der sich dessen Endabschnitt über den Endabschnitt des leitenden Films 120 hinaus erstreckt. Der isolierende Film 126 kann von dem Kanalbereich 110a ferngehalten werden; demzufolge kann verhindert werden, dass Stickstoff, Wasserstoff und dergleichen, welche in dem isolierenden Film 126 enthalten sind, in den Kanalbereich 110a eindringen.
  • Bei dem in 23B dargestellten Transistor haben der isolierende Film 117 und der leitende Film 120 jeweils eine sich verjüngende Form, wobei sich die Winkel der sich verjüngenden Formen voneinander unterscheiden. Mit anderen Worten unterscheidet sich der Winkel θ1, der zwischen einer Oberfläche, an der der isolierende Film 117 und der leitende Film 120 in Kontakt miteinander sind, und einer Seitenfläche des leitenden Films 120 gebildet ist, von einem Winkel θ2, der zwischen einer Oberfläche, an der der mehrschichtige Film 110 und der isolierende Film 117 in Kontakt miteinander sind, und einer Seitenfläche des isolierenden Films 117 gebildet ist. Der Winkel θ2 kann kleiner als 90°, größer als oder gleich 30° und kleiner als oder gleich 85°, oder größer als oder gleich 45° und kleiner als oder gleich 70° sein. Wenn beispielsweise der Winkel θ2 kleiner ist als der Winkel θ1, wird die Abdeckung mit dem isolierenden Film 126 verbessert. Im Gegensatz dazu kann der Transistor miniaturisiert werden, wenn der Winkel θ2 größer ist als der Winkel θ1.
  • Als Nächstes werden Modifikationsbeispiele der niederohmigen Bereiche 110b und 110c anhand von 23C bis 23F beschrieben. 23C bis 23F sind jeweils eine vergrößerte Ansicht der Umgebung des in 23A dargestellten mehrschichtigen Films 110.
  • Wie in 23C in einer Querschnittsansicht in der Kanallängsrichtung dargestellt, sind die Grenzen zwischen dem Kanalbereich 110a und den niederohmigen Bereichen 110b und 110c auf die Endabschnitte des leitenden Films 120 ausgerichtet oder im Wesentlichen ausgerichtet, wobei der isolierende Film 117 dazwischen angeordnet ist. Das heißt: Von oben betrachtet, sind die Grenzen zwischen dem Kanalbereich 110a und den niederohmigen Bereichen 110b und 110c auf die Endabschnitte des leitenden Films 120 ausgerichtet oder im Wesentlichen ausgerichtet.
  • Alternativ umfasst, wie in 23D in einer Querschnittsansicht in der Kanallängsrichtung dargestellt, der Kanalbereich 110a einen Bereich, der nicht den leitenden Film 120 überlappt. Der Bereich dient als Offset-Bereich. Das heißt: Von oben betrachtet, sind die Endabschnitte der niederohmigen Bereiche 110b und 110c auf die Endabschnitte des isolierenden Films 117 ausgerichtet oder im Wesentlichen ausgerichtet und überlappen nicht die Endabschnitte des leitenden Films 120.
  • Alternativ umfassen, wie in 23E in einer Querschnittsansicht in der Kanallängsrichtung dargestellt, die niederohmigen Bereiche 110b und 110c jeweils einen Bereich, der den leitenden Film 120 überlappt, wobei der isolierende Film 117 dazwischen angeordnet ist. Der Bereich wird als Überlappungsbereich bezeichnet. Das heißt: Von oben betrachtet, überlappen die Endabschnitte der niederohmigen Bereiche 110b und 110c den leitenden Film 120.
  • Alternativ sind, wie in 23F in einer Querschnittsansicht in der Kanallängsrichtung dargestellt, der niederohmige Bereich 110f zwischen dem Kanalbereich 110a und dem niederohmigen Bereich 110b und der niederohmige Bereich 110g zwischen dem Kanalbereich 110a und dem niederohmigen Bereich 110c bereitgestellt. Die niederohmigen Bereiche 110f und 110g weisen niedrigere Konzentrationen eines Verunreinigungselementes und einen höheren spezifischen Widerstand auf als die niederohmigen Bereiche 110b und 110c. Dabei überlappen die niederohmigen Bereiche 110f und 110g den isolierenden Film 117; sie können jedoch sowohl den isolierenden Film 117 als auch den leitenden Film 120 überlappen.
  • Es sei angemerkt, dass in 23C bis 23F der in 23A dargestellte Transistor beschrieben wird; jedoch kann der in 23B dargestellte Transistor je nach Bedarf eine beliebige der Strukturen in 23C bis 23F aufweisen.
  • Bei dem in 24A dargestellten Transistor weist der leitende Film 120 eine mehrschichtige Struktur auf, die den leitenden Film 120a in Kontakt mit dem isolierenden Film 117 und den leitenden Film 120b in Kontakt mit dem leitenden Film 120a umfasst. Der Endabschnitt des leitenden Films 120a ist weiter außen positioniert als der Endabschnitt des leitenden Films 120b. Mit anderen Worten hat der leitende Film 120a eine Form, bei der sich dessen Endabschnitt über den Endabschnitt des leitenden Films 120b hinaus erstreckt.
  • Als Nächstes werden Modifikationsbeispiele der niederohmigen Bereiche 110b und 110c beschrieben. 24B bis 24E sowie 25A und 25B sind jeweils eine vergrößerte Ansicht der Umgebung des in 24A dargestellten mehrschichtigen Films 110.
  • Wie in 24B in einer Querschnittsansicht in der Kanallängsrichtung dargestellt, sind die Grenzen zwischen dem Kanalbereich 110a und den niederohmigen Bereichen 110b und 110c auf die Endabschnitte des leitenden Films 120a in dem leitenden Film 120 ausgerichtet oder im Wesentlichen ausgerichtet, wobei der isolierende Film 117 dazwischen angeordnet ist. Das heißt: Von oben betrachtet, sind die Grenzen zwischen dem Kanalbereich 110a und den niederohmigen Bereichen 110b und 110c auf die Endabschnitte des leitenden Films 120 ausgerichtet oder im Wesentlichen ausgerichtet.
  • Alternativ umfasst, wie in 24C in einer Querschnittsansicht in der Kanallängsrichtung dargestellt, der Kanalbereich 110a einen Bereich, der nicht den leitenden Film 120 überlappt. Der Bereich dient als Offset-Bereich. Das heißt: Von oben betrachtet, überlappen die Endabschnitte der niederohmigen Bereiche 110b und 110c nicht die Endabschnitte des leitenden Films 120.
  • Wie in 24D in einer Querschnittsansicht in der Kanallängsrichtung dargestellt, umfassen die niederohmigen Bereiche 110b und 110c jeweils einen Bereich, der den leitenden Film 120, insbesondere den leitenden Film 120a, überlappt. Der Bereich wird als Überlappungsbereich bezeichnet. Das heißt: Von oben betrachtet, überlappen die Endabschnitte der niederohmigen Bereiche 110b und 110c den leitenden Film 120a.
  • Alternativ sind, wie in 24E in einer Querschnittsansicht in der Kanallängsrichtung dargestellt, der niederohmige Bereich 110f zwischen dem Kanalbereich 110a und dem niederohmigen Bereich 110b und der niederohmige Bereich 110g zwischen dem Kanalbereich 110a und dem niederohmigen Bereich 110c bereitgestellt. Das Verunreinigungselement wird den niederohmigen Bereichen 110f und 110g durch den leitenden Film 120a zugesetzt; daher weisen die niederohmigen Bereiche 110f und 110g niedrigere Konzentrationen eines Verunreinigungselementes und einen höheren spezifischen Widerstand auf als die niederohmigen Bereiche 110b und 110c. Dabei überlappen die niederohmigen Bereiche 110f und 110g den leitenden Film 120a; sie können jedoch sowohl den leitenden Film 120a als auch den leitenden Film 120b überlappen.
  • Wie in 25A in der Querschnittsansicht in der Kanallängsrichtung dargestellt, kann der Endabschnitt des leitenden Films 120a weiter außen positioniert sein als der Endabschnitt des leitenden Films 120b und kann der leitende Film 120a eine sich verjüngende Form haben. Das heißt, dass ein Winkel zwischen einer Oberfläche, an der der isolierende Film 117 und der leitende Film 120a in Kontakt miteinander sind, und einer Seitenfläche des leitenden Films 120a kleiner als 90°, größer als oder gleich 5° und kleiner als oder gleich 45°, oder größer als oder gleich 5° und kleiner als oder gleich 30° sein kann.
  • Ferner kann der Endabschnitt des isolierenden Films 117 weiter außen positioniert sein als der Endabschnitt des leitenden Films 120a.
  • Des Weiteren kann eine Seitenfläche des isolierenden Films 117 gekrümmt sein.
  • Der isolierende Film 117 kann eine sich verjüngende Form haben. Das heißt: Ein Winkel, der zwischen einer Oberfläche, an der der mehrschichtige Film 110 und der isolierende Film 117 in Kontakt miteinander sind, und einer Seitenfläche des isolierenden Films 117 gebildet ist, kann kleiner als 90°, bevorzugt größer als oder gleich 30° und kleiner als 90° sein.
  • Der in 25A dargestellte mehrschichtige Film 110 umfasst den Kanalbereich 110a, die niederohmigen Bereiche 110f und 110g, zwischen denen der Kanalbereich 110a angeordnet ist, niederohmige Bereiche 110h und 110i, zwischen denen die niederohmigen Bereiche 110f und 110g angeordnet sind, sowie die niederohmigen Bereiche 110b und 110c, zwischen denen die niederohmigen Bereiche 110h und 110i angeordnet sind. Das Verunreinigungselement wird den niederohmigen Bereichen 110f, 110g, 110h und 110i durch den isolierenden Film 117 und den leitenden Film 120a zugesetzt; daher weisen die niederohmigen Bereiche 110f, 110g, 110h und 110i niedrigere Konzentrationen eines Verunreinigungselementes und einen höheren spezifischen Widerstand auf als die niederohmigen Bereiche 110b und 110c.
  • Der in 25B dargestellte mehrschichtige Film 110 umfasst den Kanalbereich 110a, die niederohmigen Bereiche 110h und 110i, zwischen denen der Kanalbereich 110a angeordnet ist, sowie die niederohmigen Bereiche 110b und 110c, zwischen denen die niederohmigen Bereiche 110h und 110i angeordnet sind. Das Verunreinigungselement wird den niederohmigen Bereichen 110h und 110i durch den isolierenden Film 117 zugesetzt; daher weisen die niederohmigen Bereiche 110h und 110i niedrigere Konzentrationen eines Verunreinigungselementes und einen höheren spezifischen Widerstand auf als die niederohmigen Bereiche 110b und 110c.
  • Es sei angemerkt, dass in der Kanallängsrichtung der Kanalbereich 110a den leitenden Film 120b überlappt, dass die niederohmigen Bereiche 110f und 110g den leitenden Film 120a überlappen, der von dem leitenden Film 120b nach außen vorsteht, dass die niederohmigen Bereiche 110h und 110i den isolierenden Film 117 überlappen, der von dem leitenden Film 120a nach außen vorsteht, und dass die niederohmigen Bereiche 110b und 110c weiter außen positioniert sind als der isolierende Film 117.
  • Wie in 24E sowie 25A und 25B dargestellt, kann der mehrschichtige Film 110 die niederohmigen Bereiche 110f, 110g, 110h und 110i umfassen, die niedrigere Konzentrationen eines Verunreinigungselementes und einen höheren spezifischen Widerstand aufweisen als die niederohmigen Bereiche 110b und 110c, wodurch das elektrische Feld des Drain-Bereichs abgeschwächt werden kann. Demzufolge kann eine Verschlechterung des Transistors aufgrund des elektrischen Feldes des Drain-Bereichs, wie z. B. eine Verschiebung der Schwellenspannung des Transistors, verhindert werden.
  • Der in 26A gezeigte Transistor beinhaltet den mehrschichtigen Film 110, der den Kanalbereich 110a und die niederohmigen Bereiche 110b und 110c umfasst. Die niederohmigen Bereiche 110b und 110c umfassen jeweils einen Bereich mit einer Dicke, die kleiner ist als diejenige des Kanalbereichs 110a. Typischerweise umfassen die niederohmigen Bereiche 110b und 110c jeweils einen Bereich mit einer Dicke, die um 0,1 nm oder mehr und 5 nm oder weniger kleiner ist als diejenige des Kanalbereichs 110a.
  • Bei dem in 26B gezeigten Transistor weist mindestens einer der isolierenden Filme 104 und 117, die in Kontakt mit dem mehrschichtigen Film 110 sind, eine mehrschichtige Struktur auf. Der isolierende Film 104 umfasst beispielsweise den isolierenden Film 104a und den isolierenden Film 104b in Kontakt mit dem isolierenden Film 104a und dem mehrschichtigen Film 110. Der isolierende Film 117 umfasst beispielsweise den isolierenden Film 117a in Kontakt mit dem mehrschichtigen Film 110 und den isolierenden Film 117b in Kontakt mit dem isolierenden Film 117a.
  • Die isolierenden Filme 104b und 117a können unter Verwendung eines isolierenden Oxidfilms mit einem niedrigen Stickstoffoxidgehalt und einer niedrigen Dichte der Defektzustände ausgebildet werden.
  • Der in 26C gezeigte Transistor beinhaltet den isolierenden Film 141 zwischen dem isolierenden Film 126 und jeweils dem mehrschichtigen Film 110, dem isolierenden Film 117 und dem leitenden Film 120. Der isolierende Film 141 kann ausgebildet werden, indem der isolierende Oxidfilm mit einem niedrigen Stickstoffoxidgehalt und einer niedrigen Dichte der Defektzustände für die in 26B gezeigten isolierenden Filme 104b und 117a verwendet wird.
  • Alternativ sind in einer Querschnittsansicht in der Kanallängsrichtung der niederohmige Bereich 110f zwischen dem Kanalbereich 110a und dem niederohmigen Bereich 110b und der niederohmige Bereich 110g zwischen dem Kanalbereich 110a und dem niederohmigen Bereich 110c bereitgestellt. Die niederohmigen Bereiche 110f und 110g weisen niedrigere Konzentrationen eines Verunreinigungselementes und einen höheren spezifischen Widerstand auf als die niederohmigen Bereiche 110b und 110c. Dabei überlappen die niederohmigen Bereiche 110f und 110g den isolierenden Film 141, der in Kontakt mit Seitenflächen des isolierenden Films 117 und des leitenden Films 120 ist. Es sei angemerkt, dass die niederohmigen Bereiche 110f und 110g den isolierenden Film 126 und den isolierenden Film 141 überlappen können.
  • Es sei angemerkt, dass bei dem in 26D dargestellten Transistor der isolierende Film 117 in Kontakt mit dem Kanalbereich 110a des mehrschichtigen Films 110 und in Kontakt mit den niederohmigen Bereichen 110b und 110c ist. Außerdem sind in dem isolierenden Film 117 die Dicken von Bereichen in Kontakt mit den niederohmigen Bereichen 110b und 110c kleiner als die Dicke eines Bereichs in Kontakt mit dem Kanalbereich 110a; die durchschnittliche Dicke des isolierenden Films 117 ist typischerweise größer als oder gleich 0,1 nm und kleiner als oder gleich 50 nm, oder größer als oder gleich 0,5 nm und kleiner als oder gleich 10 nm. Als Ergebnis kann das Verunreinigungselement dem Oxidhalbleiterfilm 110 durch den isolierenden Film 117 zugesetzt werden; außerdem kann Wasserstoff, der in dem isolierenden Film 126 enthalten ist, durch den isolierenden Film 117 in den mehrschichtigen Film 110 bewegt werden. Auf diese Weise können die niederohmigen Bereiche 110b und 110c ausgebildet werden.
  • Des Weiteren weist der isolierende Film 104 eine mehrschichtige Struktur aus den isolierenden Filmen 104a und 104b auf; beispielsweise wird der isolierende Film 104a unter Verwendung eines isolierenden Oxidfilms ausgebildet, der durch Erwärmung Sauerstoff abgibt, und der isolierende Film 104b wird unter Verwendung eines isolierenden Oxidfilms mit einem niedrigen Stickstoffoxidgehalt und einer niedrigen Dichte der Defektzustände ausgebildet. Des Weiteren wird der isolierende Film 117 unter Verwendung eines isolierenden Oxidfilms mit einem niedrigen Stickstoffoxidgehalt und einer niedrigen Dichte der Defektzustände ausgebildet. Das heißt, dass der mehrschichtige Film 110 mit dem isolierenden Oxidfilm mit einem niedrigen Stickstoffoxidgehalt und einer niedrigen Dichte der Defektzustände bedeckt sein kann. Als Ergebnis können die Einfangstellen für Ladungsträger an den Grenzflächen zwischen dem mehrschichtigen Film 110 und den isolierenden Filmen 104b und 117 verringert werden, während Sauerstoff, der in dem isolierenden Film 104a enthalten ist, durch eine Wärmebehandlung in den mehrschichtigen Film 110 bewegt wird, um Sauerstofffehlstellen in dem Kanalbereich 110a des mehrschichtigen Films 110 zu verringern. Folglich kann eine Verschiebung der Schwellenspannung des Transistors verringert werden, was zu einer geringeren Veränderung der elektrischen Eigenschaften des Transistors führt.
  • (Ausführungsform 4)
  • Anhand von 21A und 21B wird nun das folgende Verfahren beschrieben: Ein Film, der die Abgabe von Sauerstoff unterdrückt, wird über dem isolierenden Film ausgebildet, und Sauerstoff wird dann dem isolierenden Film durch den Film zugesetzt.
  • Wie in 21A gezeigt, wird der isolierende Film 104 über dem Substrat 101 ausgebildet.
  • Als Nächstes wird ein Film 145, der die Abgabe von Sauerstoff unterdrückt, über dem isolierenden Film 104 ausgebildet. Sauerstoff 146 wird anschließend dem isolierenden Film 104 durch den Film 145 zugesetzt.
  • Der Film 145, der die Abgabe von Sauerstoff unterdrückt, wird unter Verwendung eines der folgenden leitenden Materialien ausgebildet: ein Metallelement, das aus Aluminium, Chrom, Tantal, Titan, Molybdän, Nickel, Eisen, Kobalt und Wolfram ausgewählt wird, eine Legierung, die das oben beschriebene Metallelement als Bestandteil enthält, eine Legierung, die beliebige der oben beschriebenen Metallelemente in Kombination enthält, ein Metallnitrid, das das oben beschriebene Metallelement enthält, ein Metalloxid, das das oben beschriebene Metallelement enthält, ein Metallnitridoxid, das das oben beschriebene Metallelement enthält, und dergleichen.
  • Die Dicke des Films 145, der die Abgabe von Sauerstoff unterdrückt, kann größer als oder gleich 1 nm und kleiner als oder gleich 20 nm, oder größer als oder gleich 2 nm und kleiner als oder gleich 10 nm sein.
  • Als Verfahren zum Zusetzen des Sauerstoffs 146 zu dem isolierenden Film 104 durch den Film 145 wird ein Ionendotierverfahren, ein Ionenimplantationsverfahren, eine Plasmabehandlung oder dergleichen genannt. Es sei angemerkt, dass der Film 145 vorzugsweise einem Plasma, das in einem Zustand erzeugt wird, in dem eine Vorspannung an die Seite des Substrats 101 angelegt wird, ausgesetzt wird, weil die Menge an dem isolierenden Film 104 ugesetztem Sauerstoff erhöht werden kann. Als Beispiel für ein Gerät, das bei einer derartigen Plasmabehandlung verwendet wird, wird ein Veraschungsgerät genannt.
  • Indem dem isolierenden Film 104 Sauerstoff zugesetzt wird, wobei der Film 145 über dem isolierenden Film 104 angeordnet ist, dient der Film 145 als Schutzfilm, der die Abgabe von Sauerstoff aus dem isolierenden Film 104 unterdrückt. Demzufolge kann dem isolierenden Film 104 eine größere Menge an Sauerstoff zugesetzt werden.
  • In dem Fall, in dem Sauerstoff durch eine Plasmabehandlung zugesetzt wird, wird Sauerstoff durch eine Mikrowelle angeregt, um ein hochdichtes Sauerstoffplasma zu erzeugen, wodurch die Menge an Sauerstoff, der dem isolierenden Film 104 zugesetzt wird, erhöht werden kann.
  • Danach wird der Film 145 entfernt; daher kann der isolierende Film 104, dem Sauerstoff zugesetzt ist, über dem Substrat 101 ausgebildet werden, wie in 21B gezeigt.
  • (Ausführungsform 5)
  • Bei dieser Ausführungsform wird VoH beschrieben, welches in einem niederohmigen Bereich eines Oxidhalbleiterfilms gebildet wird.
  • <(1) Leichtigkeit der Bildung und Stabilität von VoH>
  • In dem Fall, in dem es sich bei einem Oxidhalbleiterfilm (nachstehend als IGZO bezeichnet) um einen vollständigen Kristall handelt, diffundiert H bevorzugt entlang der a-b-Ebene bei einer Raumtemperatur. Bei einer Wärmebehandlung bei 450°C diffundiert H entlang der a-b-Ebene und in Richtung der c-Achse. Dabei wurde durch eine Berechnung ermittelt, ob H leicht in eine Sauerstofffehlstelle Vo eintritt, wenn Vo im IGZO vorhanden ist. Ein Zustand, in dem H in einer Sauerstofffehlstelle Vo vorhanden ist, wird als VoH bezeichnet.
  • Ein InGaZnO4-Kristallmodell, das in 27 gezeigt ist, wurde für die Berechnung verwendet. Die Aktivierungsbarriere (Ea) entlang dem Reaktionsweg, bei dem H in VoH von Vo freigegeben und an Sauerstoff gebunden wird, wurde durch eine Nudged-Elastic-Band-(NEB-)Methode berechnet. Die Berechnungsbedingungen sind in der Tabelle 1 gezeigt. [Tabelle 1]
    Software VASP
    Berechnungsmethode NEB-Methode
    Funktional GGA-PBE
    Pseudopotential PAW
    Cut-Off-Energie 500 eV
    K-Punkte 2 × 2 × 3
  • In dem InGaZnO4-Kristallmodell gibt es, wie in 27 gezeigt, Sauerstoffstellen 1 bis 4, die sich hinsichtlich der Metallelemente, die an Sauerstoff gebunden sind, und der Anzahl der gebundenen Metallelemente voneinander unterscheiden. Hier wurde eine Berechnung an den Sauerstoffstellen 1 und 2 durchgeführt, an denen eine Sauerstofffehlstelle Vo leicht gebildet wird.
  • Zuerst wurde eine Berechnung an der Sauerstoffstelle durchgeführt, an der eine Sauerstofffehlstelle Vo leicht gebildet wird, nämlich an einer Sauerstoffstelle 1, die an drei In-Atome und ein Zn-Atom gebunden war.
  • 28A zeigt ein Modell im Anfangszustand, und 28B zeigt ein Modell im Endzustand. 29 zeigt die berechnete Aktivierungsbarriere (Ea) im Anfangszustand und im Endzustand. Es sei angemerkt, dass hier der Anfangszustand einen Zustand bezeichnet, in dem H in einer Sauerstofffehlstelle Vo vorhanden ist (VoH), und dass der Endzustand eine Struktur bezeichnet, die eine Sauerstofffehlstelle Vo und einen Zustand aufweist, in dem H an Sauerstoff gebunden ist (H-O), der an ein Ga-Atom und zwei Zn-Atome gebunden ist.
  • Gemäß den Berechnungsergebnissen ist eine Energie von ungefähr 1,52 eV nötig, damit H in einer Sauerstofffehlstelle Vo an ein weiteres Sauerstoffatom gebunden wird, während eine Energie von ungefähr 0,46 eV nötig ist, damit H, der an O gebunden ist, in eine Sauerstofffehlstelle Vo eintritt.
  • Eine Reaktionsfrequenz (Γ) wurde unter Verwendung der durch die Berechnung ermittelten Aktivierungsbarrieren (Ea) und der Formel 1 berechnet. In der Formel 1 stellt kB die Boltzmann-Konstante dar und stellt T die absolute Temperatur dar. [Formel 1]
    Figure DE112015000676T5_0002
  • Die Reaktionsfrequenz bei 350°C wurde in der Annahme berechnet, dass der Frequenzfaktor v = 1013 [1/s] gilt. Die Frequenz der H-Übertragung von dem in 28A gezeigten Modell auf das in 28B gezeigte Modell war 5,52 × 100 [1/s], während die Frequenz der H-Übertragung von dem in 28B gezeigten Modell auf das in 28A gezeigte Modell 1,82 × 109 [1/s] war. Dies deutet darauf hin, dass eine H-Diffusion im IGZO mit hoher Wahrscheinlichkeit VoH bildet, wenn eine Sauerstofffehlstelle Vo in der näheren Umgebung vorhanden ist, und dass es unwahrscheinlich ist, dass H von der Sauerstofffehlstelle Vo freigegeben wird, wenn einmal VoH gebildet wird.
  • Als Nächstes wurde eine Berechnung an der Sauerstoffstelle durchgeführt, an der eine Sauerstofffehlstelle Vo leicht gebildet wird, nämlich an einer Sauerstoffstelle 2, die an ein Ga-Atom und zwei Zn-Atome gebunden war.
  • 30A zeigt ein Modell im Anfangszustand, und 30B zeigt ein Modell im Endzustand. 31 zeigt die berechnete Aktivierungsbarriere (Ea) im Anfangszustand und im Endzustand. Es sei angemerkt, dass hier der Anfangszustand einen Zustand bezeichnet, in dem H in einer Sauerstofffehlstelle Vo vorhanden ist (VoH), und dass der Endzustand eine Struktur bezeichnet, die eine Sauerstofffehlstelle Vo und einen Zustand aufweist, in dem H an Sauerstoff gebunden ist (H-O), der an ein Ga-Atom und zwei Zn-Atome gebunden ist.
  • Gemäß den Berechnungsergebnissen ist eine Energie von ungefähr 1,75 eV nötig, damit H in einer Sauerstofffehlstelle Vo an ein weiteres Sauerstoffatom gebunden wird, während eine Energie von ungefähr 0,35 eV nötig ist, damit H, der an O gebunden ist, in eine Sauerstofffehlstelle Vo eintritt.
  • Eine Reaktionsfrequenz (Γ) wurde unter Verwendung der durch die Berechnung ermittelten Aktivierungsbarrieren (Ea) und der vorstehenden Formel 1 berechnet.
  • Die Reaktionsfrequenz bei 350°C wurde in der Annahme berechnet, dass der Frequenzfaktor v = 1013 [1/s] gilt. Die Frequenz der H-Übertragung von dem in 30A gezeigten Modell auf das in 30B gezeigte Modell war 7,53 × 10–2 [1/s], während die Frequenz der H-Übertragung von dem in 30B gezeigten Modell auf das in 30A gezeigte Modell 1,44 × 1010 [1/s] war. Dies deutet darauf hin, dass es unwahrscheinlich ist, dass H von der Sauerstofffehlstelle Vo freigegeben wird, wenn einmal VoH gebildet wird.
  • Aus den obigen Ergebnissen wurde festgestellt, dass H im IGZO bei einer Wärmebehandlung leicht diffundierte und dass dann, wenn eine Sauerstofffehlstelle Vo vorhanden war, H mit großer Wahrscheinlichkeit in die Sauerstofffehlstelle Vo eintrat und zu VoH wurde.
  • <(2) Übergangsniveau von VoH>
  • Die Berechnung durch die NEB-Methode, die in <(1) Leichtigkeit der Bildung und Stabilität von VoH> beschrieben wurde, deutet darauf hin, dass in dem Fall, in dem eine Sauerstofffehlstelle Vo und H im IGZO vorhanden sind, die Sauerstofffehlstelle Vo und H leicht VoH bilden und VoH stabil ist. Das Übergangsniveau von VoH wurde berechnet, um zu bestimmen, ob VoH in Zusammenhang mit einer Einfangstelle für Ladungsträger steht.
  • Das für die Berechnung verwendete Modell ist ein InGaZnO4-Kristallmodell (112 Atome). VoH-Modelle der in 27 gezeigten Sauerstoffstellen 1 und 2 wurden gebildet, um die Übergangsniveaus zu berechnen. Die Berechnungsbedingungen sind in der Tabelle 2 gezeigt. [Tabelle 2]
    Software VASP
    Modell InGaZnO4–Kristallmodell (112 Atome)
    Funktional HSE06
    Mischungsverhältnis der Austauschterme 0,25
    Pseudopotential GGA–PBE
    Cut-Off-Energie 800 eV
    K-Punkte 1 × 1 × 1
  • Das Mischungsverhältnis der Austauschterme wurde derart geregelt, dass eine Bandlücke erhalten wurde, die nahe an dem experimentellen Wert ist. Folglich hatte die Bandlücke des InGaZnO4-Kristallmodells ohne Defekte einen Wert von 3,08 eV, welcher nahe an dem experimentellen Wert von 3,15 eV liegt.
  • Das Übergangsniveau (ε(q/q')) eines Modells mit einem Defekt D kann durch die folgende Formel 2 berechnet werden. Es sei angemerkt, dass ΔE(Dq) die Bildungsenergie des Defekts D bei einer Ladung q darstellt und durch die Formel 3 berechnet wird. [Formel 2]
    Figure DE112015000676T5_0003
    [Formel 3]
    Figure DE112015000676T5_0004
  • In den Formeln 2 und 3 stellt Etot(Dq) die gesamte Energie des Modells mit dem Defekt D bei der Ladung q dar, stellt Etot(bulk) die gesamte Energie in einem Modell ohne Defekte (einem vollständigen Kristall) dar, stellt Δni eine Veränderung der Anzahl von Atomen i dar, die zur Entstehung von Defekten beitragen, stellt μi das chemische Potential eines Atoms i dar, stellt εVBM die Energie des Maximums des Valenzbandes in dem Modell ohne Defekte dar, stellt ΔVq den Korrekturterm dar, der das elektrostatische Potential betrifft, und stellt EF die Fermi-Energie dar.
  • 32 zeigt die aus den vorstehenden Formeln erhaltenen Übergangsniveaus von VoH. Die Zahlen in 32 stellen die Tiefe von dem Minimum des Leitungsbandes dar. In 32 liegt das Übergangsniveau von VoH an der Sauerstoffstelle 1 bei 0,05 eV von dem Minimum des Leitungsbandes, und das Übergangsniveau von VoH an der Sauerstoffstelle 2 liegt bei 0,11 eV von dem Minimum des Leitungsbandes. Somit würden diese VoH in Zusammenhang mit Einfangstellen für Elektronen stehen; das heißt, dass wurde festgestellt, dass sich VoH wie ein Donator verhält. Es wurde auch gefunden, dass IGZO mit VoH Leitfähigkeit aufweist.
  • <Oxidleiterfilm>
  • Anhand von 40 wird die Temperaturabhängigkeit des spezifischen Widerstandes eines Oxidleiterfilms mit VoH beschrieben.
  • Bei dieser Ausführungsform wurden Proben hergestellt, die jeweils einen Oxidleiterfilm beinhalten. Als Oxidleiterfilm wurde der folgende Film ausgebildet: ein Oxidleiterfilm, der durch Kontakt des Oxidhalbleiterfilms mit einem Siliziumnitridfilm ausgebildet wurde (OC_SiNx), ein Oxidleiterfilm, der durch Kontakt des Oxidhalbleiterfilms mit einem Siliziumnitridfilm ausgebildet wurde, nachdem dem Oxidhalbleiterfilm mit einer Dotiervorrichtung Argon zugesetzt worden war (OC_Ar dope + SiNx), oder ein Oxidleiterfilm, der durch Kontakt des Oxidhalbleiterfilms mit einem Siliziumnitridfilm ausgebildet wurde, nachdem der Oxidhalbleiterfilm einem Argonplasma in einer Plasmabehandlungsvorrichtung ausgesetzt worden war (OC_Ar plasma + SiNx). Es sei angemerkt, dass der Siliziumnitridfilm Wasserstoff enthält.
  • Ein Verfahren zum Ausbilden einer Probe, die den Oxidleiterfilm (OC_SiNx) beinhaltet, ist wie folgt. Ein 400 nm dicker Siliziumoxynitridfilm wurde durch ein Plasma-CVD-Verfahren über einem Glassubstrat ausgebildet und dann einem Sauerstoffplasma ausgesetzt, und ein Sauerstoffion wurde dem Siliziumoxynitridfilm zugesetzt; demzufolge wurde ein Siliziumoxynitridfilm ausgebildet, der durch Erwärmung Sauerstoff abgibt. Anschließend wurde ein 100 nm dicker In-Ga-Zn-Oxidfilm durch ein Sputterverfahren unter Verwendung eines Sputtertargets, in dem das Atomverhältnis von In zu Ga und Zn 1:1:1,2 war, über dem Siliziumoxynitridfilm ausgebildet, der durch Erwärmung Sauerstoff abgibt, und es wurden eine Wärmebehandlung bei 450°C in einer Stickstoffatmosphäre und dann eine Wärmebehandlung bei 450°C in einer Mischatmosphäre aus Stickstoff und Sauerstoff durchgeführt. Dann wurde ein 100 nm dicker Siliziumnitridfilm durch ein Plasma-CVD-Verfahren ausgebildet.
  • Danach wurde eine Wärmebehandlung bei 350°C in einer Mischgasatmosphäre aus Stickstoff und Sauerstoff durchgeführt.
  • Ein Verfahren zum Ausbilden einer Probe, die den Oxidleiterfilm (OC_SiNx) beinhaltet, ist wie folgt. Ein 400 nm dicker Siliziumoxynitridfilm wurde durch ein Plasma-CVD-Verfahren über einem Glassubstrat ausgebildet und dann einem Sauerstoffplasma ausgesetzt, und ein Sauerstoffion wurde dem Siliziumoxynitridfilm zugesetzt; demzufolge wurde ein Siliziumoxynitridfilm ausgebildet, der durch Erwärmung Sauerstoff abgibt. Anschließend wurde ein 100 nm dicker In-Ga-Zn-Oxidfilm durch ein Sputterverfahren unter Verwendung eines Sputtertargets, in dem das Atomverhältnis von In zu Ga und Zn 1:1:1,2 war, über dem Siliziumoxynitridfilm ausgebildet, der durch Erwärmung Sauerstoff abgibt, und es wurden eine Wärmebehandlung bei 450°C in einer Stickstoffatmosphäre und dann eine Wärmebehandlung bei 450°C in einer Mischatmosphäre aus Stickstoff und Sauerstoff durchgeführt. Dem In-Ga-Zn-Oxidfilm wurde dann mit einer Dotiervorrichtung Argon in einer Dosis von 5 × 1014/cm2 bei einer Beschleunigungsspannung von 10 kV zugesetzt, und Sauerstofffehlstellen wurden in dem In-Ga-Zn-Oxidfilm gebildet. Danach wurde ein 100 nm dicker Siliziumnitridfilm durch ein Plasma-CVD-Verfahren ausgebildet. Anschließend wurde eine Wärmebehandlung bei 350°C in einer Mischgasatmosphäre aus Stickstoff und Sauerstoff durchgeführt.
  • Ein Verfahren zum Ausbilden einer Probe, die den Oxidleiterfilm (OC_Ar plasma + SiNx) beinhaltet, ist wie folgt. Ein 400 nm dicker Siliziumoxynitridfilm wurde durch ein Plasma-CVD-Verfahren über einem Glassubstrat ausgebildet und dann einem Sauerstoffplasma ausgesetzt; demzufolge wurde ein Siliziumoxynitridfilm ausgebildet, der durch Erwärmung Sauerstoff abgibt. Anschließend wurde ein 100 nm dicker In-Ga-Zn-Oxidfilm durch ein Sputterverfahren unter Verwendung eines Sputtertargets, in dem das Atomverhältnis von In zu Ga und Zn 1:1:1,2 war, über dem Siliziumoxynitridfilm ausgebildet, der durch Erwärmung Sauerstoff abgibt, und es wurden eine Wärmebehandlung bei 450°C in einer Stickstoffatmosphäre und dann eine Wärmebehandlung bei 450°C in einer Mischatmosphäre aus Stickstoff und Sauerstoff durchgeführt. Dann wurde in einer Plasmabehandlungsvorrichtung ein Argonplasma erzeugt, beschleunigte Argonionen kollidierten mit dem In-Ga-Zn-Oxidfilm, und Sauerstofffehlstellen wurden in dem In-Ga-Zn-Oxidfilm gebildet. Danach wurde ein 100 nm dicker Siliziumnitridfilm durch ein Plasma-CVD-Verfahren ausgebildet. Anschließend wurde eine Wärmebehandlung bei 350°C in einer Mischgasatmosphäre aus Stickstoff und Sauerstoff durchgeführt.
  • Als Nächstes zeigt 40 den gemessenen spezifischen Widerstand der Proben. Dabei wurde der spezifische Widerstand durch die Van-der-Pauw-Methode unter Verwendung von vier Anschlüssen gemessen. In 40 stellt die horizontale Achse die Messtemperatur dar, und die vertikale Achse stellt den spezifischen Widerstand dar. Messergebnisse des Oxidleiterfilms (OC_SiNx) sind als Vierecke dargestellt, Messergebnisse des Oxidleiterfilms (OC_Ar dope + SiNx) sind als Kreise dargestellt, und Messergebnisse des Oxidleiterfilms (OC_Ar plasma + SiNx) sind als Dreiecke dargestellt.
  • Es sei angemerkt, dass, obwohl nicht gezeigt, der Oxidhalbleiterfilm, der nicht in Kontakt mit dem Siliziumnitridfilm ist, einen hohen spezifischen Widerstand aufwies, welcher schwierig zu messen war. Daher wird festgestellt, dass der Oxidleiterfilm einen niedrigeren spezifischen Widerstand aufweist als der Oxidhalbleiterfilm.
  • Gemäß 40 sind in dem Fall, in dem der Oxidleiterfilm (OC_Ar dope + SiNx) und der Oxidleiterfilm (OC_Ar plasma+SiNx) eine Sauerstofffehlstelle und Wasserstoff enthalten, Schwankungen des spezifischen Widerstandes gering. Die Schwankungen des spezifischen Widerstandes bei Temperaturen von 80 K bis 290 K betragen typischerweise weniger als ±20%. Alternativ betragen die Schwankungen des spezifischen Widerstandes bei Temperaturen von 150 K bis 250 K weniger als ±10%. Mit anderen Worten: Der Oxidleiter ist ein entarteter Halbleiter, und es wird angedeutet, dass die Leitungsbandkante mit dem Fermi-Niveau ausgerichtet oder im Wesentlichen ausgerichtet ist. Daher entsteht dann, wenn der Oxidleiterfilm als Source-Bereich und Drain-Bereich eines Transistors verwendet wird, ein ohmscher Kontakt in einem Bereich, in dem der Oxidleiterfilm in Kontakt mit leitenden Filmen ist, die als Source-Elektrode und Drain-Elektrode dienen, und es kann der Kontaktwiderstand zwischen dem Oxidleiterfilm und den als Source-Elektrode und Drain-Elektrode dienenden leitenden Filmen verringert werden. Zudem ist bei dem Oxidleiter die Temperaturabhängigkeit des spezifischen Widerstandes niedrig; daher sind Schwankungen des Kontaktwiderstandes zwischen dem Oxidleiterfilm und leitenden Filmen gering, die als Source-Elektrode und Drain-Elektrode dienen, und ein hochzuverlässiger Transistor kann erzielt werden.
  • (Ausführungsform 6)
  • Bei dieser Ausführungsform wird die Struktur eines Oxidhalbleiterfilms, der in einer Halbleitervorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthalten ist, nachstehend ausführlich beschrieben.
  • In dieser Beschreibung bedeutet der Begriff „parallel”, dass der Winkel, der zwischen zwei geraden Linien gebildet ist, größer als oder gleich –10° und kleiner als oder gleich 10° ist, und umfasst daher auch den Fall, in dem der Winkel größer als oder gleich –5° und kleiner als oder gleich 5° ist. Der Begriff „im Wesentlichen parallel” bedeutet, dass der Winkel, der zwischen zwei geraden Linien gebildet ist, größer als oder gleich –30° und kleiner als oder gleich 30° ist. Der Begriff „senkrecht” bedeutet, dass der Winkel, der zwischen zwei geraden Linien gebildet ist, größer als oder gleich 80° und kleiner als oder gleich 100° ist, und umfasst daher den Fall, in dem der Winkel größer als oder gleich 85° und kleiner als oder gleich 95° ist. Der Begriff „im Wesentlichen senkrecht” bedeutet, dass der Winkel, der zwischen zwei geraden Linien gebildet ist, größer als oder gleich 60° und kleiner als oder gleich 120° ist.
  • In dieser Beschreibung sind trigonale und rhomboedrische Kristallsysteme in einem hexagonalen Kristallsystem enthalten.
  • <Struktur eines 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 CAAC-OS, einen polykristallinen Oxidhalbleiter, einen nanokristallinen Oxidhalbleiter (nanocrystalline Oxide semiconductor, nc-OS), einen amorph-ähnlichen Oxidhalbleiter (amorphous-like Oxide semiconductor, a-ähnlichen OS) 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 nc-OS.
  • Es ist bekannt, dass eine amorphe Struktur im Allgemeinen wie folgt definiert ist: Sie ist metastabil, nicht fixiert sowie isotrop und weist keine ungleichmäßige Struktur auf. Mit anderen Worten: Eine amorphe Struktur weist einen flexiblen Bindungswinkel und eine Nahordnung aber keine Fernordnung auf.
  • Dies bedeutet, dass man einen grundsätzlich stabilen Oxidhalbleiter nicht als vollständig amorphen Oxidhalbleiter ansehen kann. Außerdem kann man einen Oxidhalbleiter, der nicht isotrop ist (z. B. einen Oxidhalbleiter, der in einem mikroskopischen Bereich eine regelmäßige Struktur aufweist) nicht als vollständig amorphen Oxidhalbleiter ansehen. Es sei angemerkt, dass ein a-ähnlicher OS, obwohl er eine regelmäßige Struktur in einem mikroskopischen Bereich aufweist, gleichzeitig einen Hohlraum (void) enthält und eine instabile Struktur aufweist. Aus diesem Grund weist ein a-ähnlicher OS physikalische Eigenschaften auf, die denjenigen eines amorphen Oxidhalbleiters ähnlich sind.
  • <CAAC-OS>
  • Zuerst wird ein CAAC-OS beschrieben.
  • 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 mit einem Transmissionselektronenmikroskop (TEM) aufgenommen wird, 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 weniger wahrscheinlich, dass in dem CAAC-OS eine Verringerung der Elektronenbeweglichkeit aufgrund der Korngrenze auftritt.
  • Ein CAAC-OS, der mit einem TEM beobachtet wird, wird nachstehend beschrieben. 41A zeigt ein hochauflösendes TEM-Bild eines Querschnitts des CAAC-OS, der in einer Richtung betrachtet wird, die im Wesentlichen parallel zur Probenoberfläche ist. Das hochauflösende TEM-Bild wird mittels einer Korrekturfunktion der sphärischen Aberration erhalten. Das hochauflösende TEM-Bild, das mittels einer Korrekturfunktion der sphärischen Aberration erhalten wird, wird insbesondere als Cs-korrigiertes hochauflösendes TEM-Bild bezeichnet. Das Cs-korrigierte hochauflösende TEM-Bild kann beispielsweise mit einem analytischen Elektronenmikroskop mit atomarer Auflösung (atomic resolution analytical electron microscope) JEM-ARM200F, hergestellt von JEOL Ltd., aufgenommen werden.
  • 41B ist ein vergrößertes Cs-korrigiertes hochauflösendes TEM-Bild eines Bereichs (1) in 41A. 41B zeigt, dass Metallatome in einem Pellet geschichtet 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 Bildungsoberfläche bezeichnet), oder einer Oberseite des CAAC-OS widerspiegelt, und jede Metallatomlage ist parallel zu der Bildungsoberfläche oder der Oberseite des CAAC-OS angeordnet.
  • Der CAAC-OS weist, wie in 41B gezeigt, eine charakteristische Atomanordnung auf. Die charakteristische Atomanordnung wird durch eine Hilfslinie in 41C dargestellt. 41B und 41C belegen, dass die Größe eines Pellets ungefähr 1 nm bis 3 nm beträgt und dass die Größe eines Raums, der durch die sich neigenden Pellets hervorgerufen wird, ungefähr 0,8 nm beträgt. Deshalb kann das Pellet auch als Nanokristall (nc) bezeichnet werden. Des Weiteren kann der CAAC-OS auch als Oxidhalbleiter, der Nanokristalle mit Ausrichtung bezüglich der c-Achse (c-axis aligned nanocrystal, CANC) enthält, bezeichnet werden.
  • Den Cs-korrigierten hochauflösenden TEM-Bildern zufolge wird hier die schematische Anordnung von Pellets 5100 eines CAAC-OS über einem Substrat 5120 als solche Struktur dargestellt, bei der Ziegel oder Blöcke übereinander angeordnet sind (siehe 41D). Der Teil, in dem sich, wie in 41C beobachtet, die Pellets neigen, entspricht einem Bereich 5161, der in 41D gezeigt ist.
  • 42A zeigt ein Cs-korrigiertes hochauflösendes TEM-Bild einer Ebene des CAAC-OS, der in einer Richtung betrachtet wird, die im Wesentlichen senkrecht zur Probenoberfläche ist. 42B, 42C und 42D sind vergrößerte Cs-korrigierte hochauflösende TEM-Bilder der jeweiligen Bereiche (1), (2) und (3) in 42A. 42B, 42C und 42D 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 beschrieben, der durch Röntgenbeugung (X-ray diffraction, XRD) analysiert wird. 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 ungefähr 31°, wie in 43A 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 Bildungsoberfläche 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 28 von ungefähr 31° ein weiterer Peak erscheinen kann, wenn 2θ bei ungefähr 36° liegt. Der Peak bei 2θ von ungefähr 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 ungefähr 31° liegt, jedoch kein Peak erscheint, wenn 2θ bei ungefähr 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 einfällt, die im Wesentlichen senkrecht zur c-Achse ist, ein Peak, wenn 2θ bei ungefähr 56° liegt. Dieser Peak stammt aus der (110)-Ebene des InGaZnO4-Kristalls. Im Falle des CAAC-OS wird, wie in
  • 43B gezeigt, kein eindeutiger Peak beobachtet, wenn eine Analyse (ϕ-Scan) durchgeführt wird, wobei 2θ auf ungefähr 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 43C gezeigt, sechs Peaks, die aus den der (110)-Ebene entsprechenden Kristallebenen stammen, beobachtet, wenn ein ϕ-Scan durchgeführt wird, wobei 2θ auf ungefähr 56° festgelegt wird. Dementsprechend zeigt die Strukturanalyse mit XRD, dass die Richtungen der a-Achsen und b-Achsen in dem CAAC-OS unregelmäßig ausgerichtet sind.
  • Als Nächstes wird ein CAAC-OS beschrieben, der durch Elektronenbeugung analysiert wird. Wenn beispielsweise ein Elektronenstrahl mit einem Probendurchmesser von 300 nm in einer Richtung, die parallel zur Probenoberfläche ist, auf einen CAAC-OS mit einem InGaZnO4-Kristall einfällt, kann ein in 44A gezeigtes Beugungsbild (auch als Feinbereichs-(selected-area)Transmissionselektronenbeugungsbild bezeichnet) erhalten werden. Dieses Beugungsbild weist Punkte auf, die aus der (009)-Ebene eines InGaZnO4-Kristalls stammen. Daher deutet auch die Elektronenbeugung 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 ausgerichtet sind, die im Wesentlichen senkrecht zu der Bildungsoberfläche oder der Oberseite des CAAC-OS ist. Währenddessen zeigt 44B 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 44B gezeigt, wird ein ringförmiges Beugungsbild beobachtet. Daher deutet auch die Elektronenbeugung 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 44B aus der (010)-Ebene, der (100)-Ebene und dergleichen des InGaZnO4-Kristalls stammt. Es wird davon ausgegangen, dass der zweite Ring in 44B aus der (110)-Ebene und dergleichen stammt.
  • Wie oben beschrieben, handelt es sich bei dem CAAC-OS um einen Oxidhalbleiter mit hoher Kristallinität. Das Eindringen von Verunreinigungen, die Bildung von Defekten oder dergleichen könnte die Kristallinität eines Oxidhalbleiters reduzieren. Dies bedeutet, dass der CAAC-OS nur geringe Verunreinigungen und Defekte (z. B. Sauerstofffehlstellen) aufweist.
  • Es sei angemerkt, dass die Verunreinigung ein Element bezeichnet, das sich von den Hauptbestandteilen 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, Kohlendioxid oder dergleichen, weist einen großen Atomradius (oder molekularen Radius) auf und stört daher die Atomanordnung des Oxidhalbleiters und verringert die Kristallinität.
  • Die Eigenschaften eines Oxidhalbleiters, der Verunreinigungen oder Defekte aufweist, könnten durch Licht, Hitze oder dergleichen verändert werden. Verunreinigungen, die in dem Oxidhalbleiter enthalten sind, könnten beispielsweise als Einfangstellen für Ladungsträger oder als Ladungsträgererzeugungsquellen dienen. Darüber hinaus dienen Sauerstofffehlstellen in dem Oxidhalbleiter als Einfangstellen für Ladungsträger oder als Ladungsträgererzeugungsquellen, wenn Wasserstoff darin eingefangen wird.
  • Es handelt sich bei dem CAAC-OS, der nur geringe Verunreinigungen und Sauerstofffehlstellen aufweist, um einen Oxidhalbleiter mit niedriger Ladungsträgerdichte (insbesondere niedriger als 8 × 1011/cm3, bevorzugt niedriger als 1 × 1011/cm3, stärker bevorzugt niedriger als 1 × 1010/cm3, und höher als oder gleich 1 × 10–9/cm3). 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.
  • Deshalb kann der CAAC-OS als Oxidhalbleiter mit stabilen Eigenschaften bezeichnet werden.
  • <nc-OS>
  • Als Nächstes wird ein nc-OS beschrieben. In einem hochauflösenden TEM-Bild weist ein nc-OS 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, der in dem nc-OS enthalten ist, größer als oder gleich 1 nm und kleiner als oder gleich 10 nm, oder größer als oder gleich 1 nm und kleiner als oder gleich 3 nm. Es sei angemerkt, dass ein Oxidhalbleiter mit einem Kristallteil, dessen Größe größer als 10 nm und kleiner als oder gleich 100 nm ist, mitunter als mikrokristalliner Oxidhalbleiter bezeichnet wird. In einem hochauflösenden TEM-Bild des nc-OS wird beispielsweise in einigen Fällen eine Korngrenze nicht eindeutig beobachtet. Es sei angemerkt, dass eine 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 a-ähnlichen OS oder einem amorphen Oxidhalbleiter unterscheiden. Wenn beispielsweise der nc-OS durch ein Out-of-Plane-Verfahren unter Verwendung eines Röntgenstrahls mit einem Durchmesser analysiert wird, der größer ist als die Größe eines Pellets, erscheint kein Peak, der eine Kristallebene zeigt. Außerdem wird ein einem 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. 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 a-ähnlicher OS und 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.
  • <a-ähnlicher OS>
  • Ein a-ähnlicher OS weist eine Struktur auf, die zwischen derjenigen des nc-OS und derjenigen des amorphen Oxidhalbleiters liegt.
  • In einem hochauflösenden TEM-Bild des a-ähnlichen OS kann ein Hohlraum beobachtet werden. Darüber hinaus existieren in dem 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 Strukturveränderung beschrieben.
  • Ein a-ähnlicher OS (als Probe A bezeichnet), ein nc-OS (als Probe B bezeichnet) und ein CAAC-OS (als Probe C bezeichnet) werden als Proben vorbereitet, die einer Elektronenbestrahlung unterzogen werden. 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 (auch als d-Wert (d value) bezeichnet) auf der (009)-Ebene. Der Wert berechnet sich aus einer Kristallstrukturanalyse zu 0,29 nm. Daher wird ein Bereich, in dem der Gitterabstand zwischen Gitter-Randzonen (lattice fringes) 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.
  • 45 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. 45 deutet darauf hin, dass die Größe eines Kristallteils in dem a-ähnlichen OS mit der Zunahme der kumulativen Elektronendosis zunimmt. Insbesondere wächst, wie durch (1) in 45 gezeigt, ein Kristallteil, der am Anfang der TEM-Beobachtung ungefähr 1,2 nm misst (auch als ursprünglicher Kern (initial nucleus) bezeichnet), bis auf eine Größe von ungefähr 2,6 nm bei einer kumulativen Elektronendosis von 4,2 × 108 e–/nm2. Im Gegensatz dazu verändert sich die Größe eines Kristallteils in dem nc-OS und dem CAAC-OS nur in geringem Maße vom Beginn der Elektronenbestrahlung bis zu einer kumulativen Elektronendosis von 4,2 × 108 e–/nm2. Insbesondere betragen, wie durch (2) und (3) in 45 gezeigt, die durchschnittlichen Kristallgrößen in einem nc-OS und einem CAAC-OS ungefähr 1,4 nm bzw. ungefähr 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 mit der gleichen Zusammensetzung. Die Dichte des nc-OS und diejenige des CAAC-OS sind jeweils höher als oder gleich 92,3% und niedriger als 100% der Dichte des einkristallinen Oxidhalbleiters mit der gleichen Zusammensetzung. 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 beispielsweise die Dichte von einkristallinem InGaZnO4 mit einer rhomboedrischen Kristallstruktur 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 diejenige des CAAC-OS jeweils höher als oder gleich 5,9 g/cm3 und niedriger als 6,3 g/cm3.
  • Es sei angemerkt, dass eine 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 vorzugsweise so wenig Arten von einkristallinen Oxidhalbleitern wie möglich für die Berechnung der Dichte verwendet werden.
  • Oxidhalbleiter weisen, wie oben beschrieben, verschiedene Strukturen und verschiedene Eigenschaften auf. Es sei angemerkt, dass es sich bei einem Oxidhalbleiter um eine Schichtanordnung handeln kann, die beispielsweise zwei oder mehr der folgenden Oxidhalbleiter umfasst: einen amorphen Oxidhalbleiter, einen a-ähnlichen OS, einen nc-OS und einen CAAC-OS.
  • Die Struktur und das Verfahren, welche bei dieser Ausführungsform beschrieben worden sind, können gegebenenfalls mit beliebigen der anderen Strukturen und Verfahren, welche bei den anderen Ausführungsformen beschrieben werden, kombiniert werden.
  • (Ausführungsform 7)
  • Bei dieser Ausführungsform wird eine Anzeigevorrichtung, die unter Verwendung einer Halbleitervorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgebildet werden kann, anhand von 33A bis 33C beschrieben.
  • Die in 33A dargestellte Anzeigevorrichtung umfasst einen Bereich, der Pixel von Anzeigeelementen beinhaltet (der Bereich wird nachstehend als Pixelabschnitt 542 bezeichnet), einen Schaltungsabschnitt, der außerhalb des Pixelabschnitts 542 angeordnet ist und eine Schaltung zum Betreiben der Pixel beinhaltet (der Abschnitt wird nachstehend als Treiberschaltungsabschnitt 544 bezeichnet), Schaltungen, die jeweils eine Funktion zum Schützen eines Elementes aufweisen (die Schaltungen werden nachstehend als Schutzschaltungen 546 bezeichnet), und einen Anschlussabschnitt 547. Es sei angemerkt, dass die Schutzschaltungen 546 nicht notwendigerweise bereitgestellt werden.
  • Vorzugsweise ist ein Teil oder der gesamte Treiberschaltungsabschnitt 544 über einem Substrat, über dem der Pixelabschnitt 542 ausgebildet ist, ausgebildet, in welchem Falle die Anzahl von Bestandteilen und die Anzahl von Anschlüssen verringert werden können. Wenn ein Teil oder der gesamte Treiberschaltungsabschnitt 544 nicht über dem Substrat ausgebildet ist, über dem der Pixelabschnitt 542 ausgebildet ist, kann der Teil oder der gesamte Treiberschaltungsabschnitt 544 durch Chip-on-Glass-(COG-)Technik oder Tape-Automated Bonding (TAB) montiert werden.
  • Der Pixelabschnitt 542 beinhaltet eine Vielzahl von Schaltungen zum Betreiben von Anzeigeelementen, die in X Zeilen (X ist eine natürliche Zahl von 2 oder mehr) und Y Spalten (Y ist eine natürliche Zahl von 2 oder mehr) angeordnet sind (derartige Schaltungen werden nachstehend als Pixelschaltungen 541 bezeichnet). Der Treiberschaltungsabschnitt 544 beinhaltet Treiberschaltungen, wie z. B. eine Schaltung zum Zuführen eines Signals (Abtastsignals), um ein Pixel auszuwählen (die Schaltung wird nachstehend als Gate-Treiber 544a bezeichnet), und eine Schaltung zum Zuführen eines Signals (Datensignals), um ein Anzeigeelement in einem Pixel zu betreiben (die Schaltung wird nachstehend als Source-Treiber 544b bezeichnet).
  • Der Gate-Treiber 544a beinhaltet ein Schieberegister oder dergleichen. Der Gate-Treiber 544a empfängt ein Signal zum Betrieb des Schieberegisters über den Anschlussabschnitt 547 und gibt ein Signal aus. Zum Beispiel empfängt der Gate-Treiber 544a ein Startimpulssignal, ein Taktsignal oder dergleichen und gibt ein Impulssignal aus. Der Gate-Treiber 544a weist eine Funktion zum Steuern der Potentiale von Leitungen auf, denen Abtastsignale zugeführt werden (derartige Leitungen werden nachstehend als Abtastleitungen GL_1 bis GL_X bezeichnet). Es sei angemerkt, dass eine Vielzahl von Gate-Treibern 544a bereitgestellt sein kann, um die Abtastleitungen GL_1 bis GL_X getrennt zu steuern. Alternativ weist der Gate-Treiber 544a eine Funktion zum Zuführen eines Initialisierungssignals auf. Ohne darauf beschränkt zu sein, kann der Gate-Treiber 544a ein anderes Signal zuführen.
  • Der Source-Treiber 544b beinhaltet ein Schieberegister oder dergleichen. Der Source-Treiber 544b empfängt neben einem Signal zum Betrieb des Schieberegisters ein Signal (Videosignal), aus dem ein Datensignal abgeleitet wird, über den Anschlussabschnitt 547. Der Source-Treiber 544b weist eine Funktion zum Erzeugen eines Datensignals auf, das in die Pixelschaltung 541 geschrieben wird und auf dem Videosignal basiert. Der Source-Treiber 544b weist zusätzlich eine Funktion zum Steuern der Ausgabe eines Datensignals als Antwort auf ein Impulssignal auf, das erzeugt wird, indem ein Startimpulssignal, ein Taktsignal oder dergleichen eingegeben wird. Ferner weist der Source-Treiber 544b eine Funktion zum Steuern der Potentiale von Leitungen auf, denen Datensignale zugeführt werden (derartige Leitungen werden nachstehend als Signalleitungen DL_1 bis DL_Y bezeichnet). Alternativ weist der Source-Treiber 544b eine Funktion zum Zuführen eines Initialisierungssignals auf. Ohne darauf beschränkt zu sein, kann der Source-Treiber 544b ein anderes Signal zuführen.
  • Der Source-Treiber 544b beinhaltet beispielsweise eine Vielzahl von Analogschaltern oder dergleichen. Indem die mehreren Analogschalter nacheinander eingeschaltet werden, kann der Source-Treiber 544b als Datensignale Signale ausgeben, die derart erhalten werden, dass das Videosignal zeitlich geteilt wird. Der Source-Treiber 544b kann ein Schieberegister oder dergleichen beinhalten.
  • Ein Impulssignal und ein Datensignal werden über eine der Vielzahl von Abtastleitungen GL, denen Abtastsignale zugeführt werden, bzw. eine der Vielzahl von Signalleitungen DL, denen Datensignale zugeführt werden, in jede der Vielzahl von Pixelschaltungen 541 eingegeben. Das Schreiben und das Halten des Datensignals in jeder der Vielzahl von Pixelschaltungen 541 werden durch den Gate-Treiber 544a gesteuert. Zum Beispiel wird in die Pixelschaltung 541 in der m-ten Zeile und der n-ten Spalte (m ist eine natürliche Zahl von kleiner als oder gleich X, und n ist eine natürliche Zahl von kleiner als oder gleich Y) ein Impulssignal von dem Gate-Treiber 544a über die Abtastleitung GL_m eingegeben und wird ein Datensignal von dem Source-Treiber 544b über die Signalleitung DL_n entsprechend dem Potential der Abtastleitung GL_m eingegeben.
  • Die in 33A gezeigte Schutzschaltung 546 ist beispielsweise mit der Abtastleitung GL zwischen dem Gate-Treiber 544a und der Pixelschaltung 541 verbunden. Die Schutzschaltung 546 ist alternativ mit der Signalleitung DL zwischen dem Source-Treiber 544b und der Pixelschaltung 541 verbunden. Die Schutzschaltung 546 kann alternativ auch mit einer Leitung zwischen dem Gate-Treiber 544a und dem Anschlussabschnitt 547 verbunden sein. Die Schutzschaltung 546 kann alternativ auch mit einer Leitung zwischen dem Source-Treiber 544b und dem Anschlussabschnitt 547 verbunden sein. Es sei angemerkt, dass der Anschlussabschnitt 547 einen Abschnitt mit Anschlüssen bezeichnet, über die Energie, Steuersignale und Videosignale von externen Schaltungen in die Anzeigevorrichtung eingegeben werden.
  • Die Schutzschaltung 546 ist eine Schaltung, die elektrisch eine Leitung, die mit der Schutzschaltung verbunden ist, mit einer weiteren Leitung verbindet, wenn ein außerhalb eines bestimmten Bereichs liegendes Potential an die Leitung angelegt wird, die mit der Schutzschaltung verbunden ist.
  • Wie in 33A dargestellt, sind die Schutzschaltungen 546 für den Pixelabschnitt 542 und den Treiberschaltungsabschnitt 544 bereitgestellt, so dass die Beständigkeit der Anzeigevorrichtung gegen Überstrom, der durch elektrostatische Entladung (electrostatic discharge, ESD) oder dergleichen erzeugt wird, verbessert werden kann. Es sei angemerkt, dass die Konfiguration der Schutzschaltungen 546 nicht darauf beschränkt ist; beispielsweise kann die Schutzschaltung 546 konfiguriert sein, mit dem Gate-Treiber 544a verbunden zu sein, oder kann die Schutzschaltung 546 konfiguriert sein, mit dem Source-Treiber 544b verbunden zu sein. Die Schutzschaltung 546 kann alternativ konfiguriert sein, mit dem Anschlussabschnitt 547 verbunden zu sein.
  • In 33A ist ein Beispiel gezeigt, bei dem der Treiberschaltungsabschnitt 544 den Gate-Treiber 544a und den Source-Treiber 544b beinhaltet; jedoch ist die Struktur nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel kann nur der Gate-Treiber 544a ausgebildet werden und ein getrennt hergestelltes Substrat kann montiert werden, über dem eine Source-Treiberschaltung ausgebildet ist (z. B. ein Treiberschaltungssubstrat, das aus einem einkristallinen Halbleiterfilm oder einem polykristallinen Halbleiterfilm ausgebildet ist).
  • Jede der Vielzahl von Pixelschaltungen 541 in 33A kann beispielsweise die in 33B dargestellte Struktur aufweisen.
  • Die in 33B dargestellte Pixelschaltung 541 beinhaltet ein Flüssigkristallelement 570, einen Transistor 550 und einen Kondensator 560.
  • Als der Transistor 550 kann beispielsweise je nach Bedarf ein beliebiger der Transistoren verwendet werden, die bei den vorstehenden Ausführungsformen beschrieben werden.
  • Das Potential einer eines Paars von Elektroden des Flüssigkristallelementes 570 wird je nach Bedarf entsprechend den Spezifikationen der Pixelschaltung 541 eingestellt. Der Ausrichtungszustand des Flüssigkristallelementes 570 hängt von den geschriebenen Daten ab. Ein gemeinsames Potential kann einer des Paars von Elektroden des Flüssigkristallelementes 570 zugeführt werden, die in jeder der Vielzahl von Pixelschaltungen 541 enthalten ist. Ferner kann sich das Potential, das einer des Paars von Elektroden des Flüssigkristallelementes 570 in der Pixelschaltung 541 in einer Zeile zugeführt wird, von dem Potential unterscheiden, das einer des Paars von Elektroden des Flüssigkristallelementes 570 in der Pixelschaltung 541 in einer anderen Zeile zugeführt wird.
  • Bei der Pixelschaltung 541 in der m-ten Zeile und der n-ten Spalte ist entweder eine Source-Elektrode oder eine Drain-Elektrode des Transistors 550 elektrisch mit der Signalleitung DL_n verbunden, und die andere ist elektrisch mit der anderen des Paars von Elektroden des Flüssigkristallelementes 570 verbunden. Eine Gate-Elektrode des Transistors 550 ist elektrisch mit der Abtastleitung GL_m verbunden. Der Transistor 550 weist eine Funktion zum Steuern auf, ob ein Datensignal geschrieben wird, indem er eingeschaltet oder ausgeschaltet wird.
  • Eine eines Paars von Elektroden des Kondensators 560 ist elektrisch mit einer Leitung verbunden, der ein Potential zugeführt wird (nachstehend als Potentialversorgungsleitung VL bezeichnet), und die andere ist elektrisch mit der anderen des Paars von Elektroden des Flüssigkristallelementes 570 verbunden. Das Potential der Potentialversorgungsleitung VL wird je nach Bedarf entsprechend den Spezifikationen der Pixelschaltung 541 eingestellt. Der Kondensator 560 dient als Speicherkondensator zum Speichern der geschriebenen Daten.
  • Beispielsweise werden bei der Anzeigevorrichtung mit der Pixelschaltung 541 in 33B die Pixelschaltungen 541 nacheinander durch den in 33A dargestellten Gate-Treiber 544a zeilenweise ausgewählt, wodurch die Transistoren 550 eingeschaltet werden und ein Datensignal geschrieben wird.
  • Wenn die Transistoren 550 ausgeschaltet werden, werden die Pixelschaltungen 541, in denen die Daten geschrieben worden sind, in einen Haltezustand versetzt. Dieser Vorgang wird nacheinander zeilenweise durchgeführt; somit kann ein Bild angezeigt werden.
  • Alternativ kann jede der Vielzahl von Pixelschaltungen 541 in 33A beispielsweise die in 33C dargestellte Struktur aufweisen.
  • Die in 33C dargestellte Pixelschaltung 541 beinhaltet Transistoren 552 und 554, einen Kondensator 562 und ein lichtemittierendes Element 572. Dabei kann je nach Bedarf ein beliebiger der Transistoren, die bei den vorstehenden Ausführungsformen beschrieben worden sind, beispielsweise als der Transistor 552 und/oder der Transistor 554 verwendet werden.
  • Entweder eine Source-Elektrode oder eine Drain-Elektrode des Transistors 552 ist elektrisch mit einer Leitung verbunden, der ein Datensignal zugeführt wird (einer Datenleitung DL_n). Eine Gate-Elektrode des Transistors 552 ist elektrisch mit einer Leitung verbunden, der ein Gate-Signal zugeführt wird (einer Abtastleitung GL_m).
  • Der Transistor 552 weist eine Funktion zum Steuern auf, ob ein Datensignal geschrieben wird, indem er eingeschaltet oder ausgeschaltet wird.
  • Eine eines Paars von Elektroden des Kondensators 562 ist elektrisch mit einer Leitung verbunden, der ein Potential zugeführt wird (nachstehend als Potentialversorgungsleitung VL_a bezeichnet), und die andere ist elektrisch mit der anderen der Source-Elektrode und der Drain-Elektrode des Transistors 552 verbunden.
  • Der Kondensator 562 dient als Speicherkondensator zum Speichern der geschriebenen Daten.
  • Entweder eine Source-Elektrode oder eine Drain-Elektrode des Transistors 554 ist elektrisch mit der Potentialversorgungsleitung VL_a verbunden. Eine Gate-Elektrode des Transistors 554 ist des Weiteren elektrisch mit der anderen der Source-Elektrode und der Drain-Elektrode des Transistors 552 verbunden.
  • Entweder eine Anode oder eine Kathode des lichtemittierenden Elementes 572 ist elektrisch mit einer Potentialversorgungsleitung VL_b verbunden, und die andere ist elektrisch mit der anderen der Source-Elektrode und der Drain-Elektrode des Transistors 554 verbunden.
  • Als das lichtemittierende Element 572 kann beispielsweise ein organisches Elektrolumineszenzelement (auch als organisches EL-Element bezeichnet) oder dergleichen verwendet werden. Es sei angemerkt, dass das lichtemittierende Element 572 nicht auf ein organisches EL-Element beschränkt ist; es kann ein anorganisches EL-Element verwendet werden, das ein anorganisches Material enthält.
  • Ein hohes Stromversorgungspotential VDD wird entweder der Potentialversorgungsleitung VL_a oder der Potentialversorgungsleitung VL_b zugeführt, und ein niedriges Stromversorgungspotential VSS wird der anderen Leitung zugeführt.
  • Beispielsweise werden bei der Anzeigevorrichtung mit der Pixelschaltung 541 in 33C die Pixelschaltungen 541 nacheinander durch den in 33A dargestellten Gate-Treiber 544a zeilenweise ausgewählt, wodurch die Transistoren 552 eingeschaltet werden und ein Datensignal geschrieben wird.
  • Wenn die Transistoren 552 ausgeschaltet werden, werden die Pixelschaltungen 541, in denen die Daten geschrieben worden sind, in einen Haltezustand versetzt. Die Menge an Strom, der zwischen der Source-Elektrode und der Drain-Elektrode des Transistors 554 fließt, wird ferner entsprechend dem Potential des geschriebenen Datensignals gesteuert. Das lichtemittierende Element 572 emittiert Licht mit einer Leuchtdichte, die der Menge an fließendem Strom entspricht. Dieser Vorgang wird nacheinander zeilenweise durchgeführt; somit kann ein Bild angezeigt werden.
  • Die bei dieser Ausführungsform beschriebene Struktur kann in einer geeigneten Kombination mit einer beliebigen der bei den anderen Ausführungsformen beschriebenen Strukturen verwendet werden.
  • (Ausführungsform 8)
  • Bei dieser Ausführungsform wird ein Beispiel für eine Anzeigevorrichtung, die einen der bei den vorstehenden Ausführungsformen beschriebenen Transistoren beinhaltet, im Folgenden anhand von 34, 35A und 35B sowie 36A und 36B beschrieben.
  • 34 ist eine Draufsicht auf ein Beispiel für eine Anzeigevorrichtung.
  • Eine in 34 dargestellte Anzeigevorrichtung 700 beinhaltet einen Pixelabschnitt 702, der über einem ersten Substrat 701 angeordnet ist, einen Source-Treiberschaltungsabschnitt 704 und einen Gate-Treiberschaltungsabschnitt 706, der über dem ersten Substrat 701 angeordnet ist, ein Dichtungsmittel 712, das derart angeordnet ist, dass es den Pixelabschnitt 702, den Source-Treiberschaltungsabschnitt 704 und den Gate-Treiberschaltungsabschnitt 706 umgibt, und ein zweites Substrat 705, das derart angeordnet ist, dass es dem ersten Substrat 701 zugewandt ist. Das erste Substrat 701 und das zweite Substrat 705 sind mit dem Dichtungsmittel 712 abgedichtet. Das heißt: Der Pixelabschnitt 702, der Source-Treiberschaltungsabschnitt 704 und der Gate-Treiberschaltungsabschnitt 706 sind mit dem ersten Substrat 701, dem Dichtungsmittel 712 und dem zweiten Substrat 705 abgedichtet. Obwohl in 34 nicht dargestellt, ist ein Anzeigeelement zwischen dem ersten Substrat 701 und dem zweiten Substrat 705 bereitgestellt.
  • Bei der Anzeigevorrichtung 700 ist ein Anschlussabschnitt für eine flexible gedruckte Schaltung (flexible printed circuit, FPC) (FPC-Anschlussabschnitt) 708, der elektrisch mit dem Pixelabschnitt 702, dem Source-Treiberschaltungsabschnitt 704 und dem Gate-Treiberschaltungsabschnitt 706 verbunden ist, in einem Bereich bereitgestellt, der sich von dem von dem Dichtungsmittel 712 umgebenen Bereich unterscheidet und über dem ersten Substrat 701 positioniert ist. Des Weiteren ist eine FPC 716 mit dem FPC-Anschlussabschnitt 708 verbunden, und verschiedene Signale und dergleichen werden dem Pixelabschnitt 702, dem Source-Treiberschaltungsabschnitt 704 und dem Gate-Treiberschaltungsabschnitt 706 über die FPC 716 zugeführt. Außerdem ist eine Signalleitung 710 mit dem Pixelabschnitt 702, dem Source-Treiberschaltungsabschnitt 704, dem Gate-Treiberschaltungsabschnitt 706 und dem FPC-Anschlussabschnitt 708 verbunden. Verschiedene Signale und dergleichen werden von der FPC 716 über die Signalleitung 710 an den Pixelabschnitt 702, den Source-Treiberschaltungsabschnitt 704, den Gate-Treiberschaltungsabschnitt 706 und den FPC-Anschlussabschnitt 708 angelegt.
  • Eine Vielzahl von Gate-Treiberschaltungsabschnitten 706 kann in der Anzeigevorrichtung 700 bereitgestellt sein. Ein Beispiel für die Anzeigevorrichtung 700 wird beschrieben, bei der der Source-Treiberschaltungsabschnitt 704 und der Gate-Treiberschaltungsabschnitt 706 über dem ersten Substrat 701 ausgebildet sind, über dem auch der Pixelabschnitt 702 ausgebildet ist; jedoch ist die Struktur nicht darauf beschränkt. Beispielsweise kann nur der Gate-Treiberschaltungsabschnitt 706 über dem ersten Substrat 701 ausgebildet sein, oder nur der Source-Treiberschaltungsabschnitt 704 kann über dem ersten Substrat 701 ausgebildet sein. In diesem Fall kann ein Substrat, über dem eine Source-Treiberschaltung, eine Gate-Treiberschaltung oder dergleichen ausgebildet ist (z. B. ein Treiberschaltungssubstrat, das unter Verwendung eines einkristallinen Halbleiterfilms oder eines polykristallinen Halbleiterfilms ausgebildet wird), auf dem ersten Substrat 701 montiert sein. Es sei angemerkt, dass es keine besondere Beschränkung hinsichtlich des Verfahrens zum Verbinden eines getrennt hergestellten Treiberschaltungssubstrats gibt und dass ein COG-Verfahren, ein Drahtbondverfahren oder dergleichen verwendet werden kann.
  • Der Pixelabschnitt 702, der Source-Treiberschaltungsabschnitt 704 und der Gate-Treiberschaltungsabschnitt 706, welche in der Anzeigevorrichtung 700 enthalten sind, beinhalten eine Vielzahl von Transistoren. Als Vielzahl von Transistoren können beliebige der Transistoren verwendet werden, die die Halbleitervorrichtungen nach Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind.
  • Die Anzeigevorrichtung 700 kann ein beliebiges von verschiedenen Elementen beinhalten. Beispiele für das Element umfassen ein Flüssigkristallelement, ein Elektrolumineszenz-(EL-)Element (z. B. ein EL-Element, das organische und anorganische Materialien enthält, ein organisches EL-Element oder ein anorganisches EL-Element), 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 mittels eines mikroelektromechanischen Systems (MEMS), eine digitale Mikrospiegelvorrichtung (digital micromirror device, DMD), ein Digital Micro Shutter (DMS), MIRASOL (eingetragenes Warenzeichen), 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 und ein Anzeigeelement, das eine Kohlenstoffnanoröhre enthält. Abgesehen von den vorstehenden Elementen können Anzeigemedien angegeben werden, deren Kontrast, Leuchtdichte, Reflektivität, Transmissionsgrad oder dergleichen durch elektrische oder magnetische Wirkung verändert wird. Es sei angemerkt, dass Beispiele für Anzeigevorrichtungen, die EL-Elemente aufweisen, eine EL-Anzeige umfassen. Beispiele für Anzeigevorrichtungen, die Elektronen-Emitter beinhalten, umfassen einen Feldemissionsbildschirm (field emission display, FED) und einen SED-Flachbildschirm (SED: surface-conduction electron-emitter display bzw. oberflächenleitender Elektronen-Emitter-Bildschirm). Beispiele für Anzeigevorrichtungen, die Flüssigkristallelemente beinhalten, umfassen eine Flüssigkristallanzeige (z. B. eine durchlässige Flüssigkristallanzeige, eine halbdurchlässige Flüssigkristallanzeige, eine reflektierende Flüssigkristallanzeige, eine Direktsicht-Flüssigkristallanzeige oder eine Projektionsflüssigkristallanzeige). Ein Beispiel für eine Anzeigevorrichtung, die elektronische Tinte oder elektrophoretische Elemente beinhaltet, ist elektronisches Papier. Im Falle einer halbdurchlässigen Flüssigkristallanzeige oder einer reflektierenden Flüssigkristallanzeige dienen einige oder alle Pixelelektroden als reflektierende Elektroden. Beispielsweise sind einige oder alle Pixelelektroden derart ausgebildet, dass sie Aluminium, Silber oder dergleichen enthalten. In einem solchen Fall kann eine Speicherschaltung, wie z. B. ein SRAM, unter den reflektierenden Elektroden angeordnet sein, was zu einem niedrigeren Stromverbrauch führt.
  • Als Anzeigeverfahren in der Anzeigevorrichtung 700 kann ein Progressivverfahren, ein Zeilensprungverfahren oder dergleichen eingesetzt werden. Ferner sind Farbelemente, die bei der Farbanzeige in einem Pixel gesteuert werden, nicht auf drei Farben beschränkt: R, G und B (R, G und B entsprechen Rot, Grün bzw. Blau). Beispielsweise können vier Pixel bereitgestellt sein, nämlich das R-Pixel, das G-Pixel, das B-Pixel und ein W-(weißes) Pixel. Alternativ kann ein Farbelement aus zwei Farben aus R, G und B wie in der Pen Tile-Anordnung bestehen. Die zwei Farben können sich zwischen Farbelementen unterscheiden. Alternativ kann/können eine oder mehrere Farbe/n von Gelb, Zyan, Magenta und dergleichen zu R, G und B hinzugefügt werden. Ferner kann die Größe eines Anzeigebereichs in Abhängigkeit von jeweiligen Punkten der Farbkomponenten unterschiedlich sein. Ausführungsformen der offenbarten Erfindung sind nicht auf eine Anzeigevorrichtung für die Farbanzeige beschränkt; die offenbarte Erfindung kann ebenfalls auf eine Anzeigevorrichtung für die monochrome Anzeige angewendet werden.
  • Bei dieser Ausführungsform werden Strukturen, die ein Flüssigkristallelement und ein EL-Element als Anzeigeelemente beinhalten, anhand von 35A und 35B sowie 36A und 36B beschrieben. Es sei angemerkt, dass 35A und 35B Querschnittsansichten entlang der Strichpunktlinie Q-R in 34 sind und jeweils eine Struktur zeigen, die ein Flüssigkristallelement als Anzeigeelement beinhaltet, wohingegen 36A und 36B Querschnittsansichten entlang der Strichpunktlinie Q-R in 34 sind und jeweils eine Struktur zeigen, die ein EL-Element als Anzeigeelement beinhaltet.
  • 35A und 36A zeigen die Anzeigevorrichtung 700 mit hoher mechanischer Festigkeit, bei der Glas oder dergleichen für das erste Substrat 701 und das zweite Substrat 705 verwendet wird. 35B und 36B zeigen eine flexible Anzeigevorrichtung 700a, bei der Kunststoff oder dergleichen für das erste Substrat 701 und das zweite Substrat 705 verwendet wird. Das erste Substrat 701 ist mit einem Klebstoff 720 an einem isolierenden Film 719 festgelegt, auf dem Transistoren 750 und 752 sowie ein Kondensator 790 ausgebildet sind. Das zweite Substrat 705 ist mit einem Klebstoff 740 an einem isolierenden Film 739 befestigt, auf dem ein Farbfilm 736, ein lichtundurchlässiger Film 738 und dergleichen ausgebildet sind.
  • Gemeinsame Abschnitte zwischen 35A und 35B sowie 36A und 36B werden zuerst beschrieben und dann werden unterschiedliche Abschnitte beschrieben.
  • <Gemeinsame Abschnitte in Anzeigevorrichtungen>
  • Die Anzeigevorrichtungen 700 und 700a, die in 35A und 35B sowie 36A und 36B dargestellt sind, beinhalten jeweils einen Anschlussleitungsabschnitt 711, den Pixelabschnitt 702, den Source-Treiberschaltungsabschnitt 704 und den FPC-Anschlussabschnitt 708. Es sei angemerkt, dass der Anschlussleitungsabschnitt 711 die Signalleitung 710 beinhaltet. Der Pixelabschnitt 702 beinhaltet den Transistor 750 und den Kondensator 790. Der Source-Treiberschaltungsabschnitt 704 beinhaltet den Transistor 752.
  • Auf die Transistoren 750 und 752 kann je nach Bedarf eine beliebige der Strukturen der Transistoren angewendet werden, die bei den vorstehenden Ausführungsformen beschrieben worden sind.
  • Die Transistoren, die bei dieser Ausführungsform verwendet werden, beinhalten jeweils einen Oxidhalbleiterfilm, der hochrein ist und in dem eine Bildung von Sauerstofffehlstellen unterdrückt wird. Bei dem Transistor kann der Strom in einem Sperrzustand (Sperrstrom) klein gemacht werden. Dementsprechend kann ein elektrisches Signal, wie z. B. ein Bildsignal, über einen längeren Zeitraum gehalten werden, und ein Schreibintervall kann in einem Durchlasszustand länger eingestellt werden. Dementsprechend kann die Häufigkeit des Aktualisierungsvorgangs verringert werden, was zu einem Effekt der Unterdrückung des Stromverbrauchs führt.
  • Außerdem kann der bei dieser Ausführungsform verwendete Transistor eine relativ hohe Feldeffektbeweglichkeit aufweisen und ist deshalb für den Hochgeschwindigkeitsbetrieb geeignet. Wenn ein derartiger Transistor, der mit hoher Geschwindigkeit arbeiten kann, beispielsweise für eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung verwendet wird, können ein Schalttransistor in einem Pixelabschnitt und ein Treibertransistor in einem Treiberschaltungsabschnitt über einem Substrat ausgebildet werden. Das heißt: Eine Halbleitervorrichtung, die unter Verwendung eines Siliziumwafers oder dergleichen ausgebildet wird, ist nicht zusätzlich als Treiberschaltung erforderlich, wodurch die Anzahl von Bestandteilen der Halbleitervorrichtung verringert werden kann. Zudem kann der Transistor, der mit hoher Geschwindigkeit arbeiten kann, auch in dem Pixelabschnitt verwendet werden, wodurch ein hochqualitatives Bild bereitgestellt werden kann.
  • In 35A und 35B sowie 36A und 36B sind ein isolierender Film 766 und ein isolierender Planarisierungsfilm 770 über dem Transistor 750, dem Transistor 752 und dem Kondensator 790 bereitgestellt.
  • Der isolierende Film 766 kann unter Verwendung von Materialien und Verfahren ausgebildet werden, welche denjenigen des isolierenden Films 126 ähnlich sind, der bei der vorstehenden Ausführungsform beschrieben worden ist. Der isolierende Planarisierungsfilm 770 kann unter Verwendung eines wärmebeständigen organischen Materials, wie z. B. eines Polyimidharzes, eines Acrylharzes, eines Polyimidamidharzes, eines Benzocyclobuten-Harzes, eines Polyamidharzes oder eines Epoxidharzes, ausgebildet werden. Es sei angemerkt, dass der isolierende Planarisierungsfilm 770 ausgebildet werden kann, indem eine Vielzahl von isolierenden Filmen, die aus diesen Materialien ausgebildet sind, übereinander geschichtet werden. Alternativ kann auch eine Struktur ohne den isolierenden Planarisierungsfilm 770 verwendet werden.
  • Die Signalleitung 710 wird im gleichen Prozess wie leitende Filme ausgebildet, die als Source-Elektrode und Drain-Elektrode des Transistors 750 oder 752 dienen. Es sei angemerkt, dass die Signalleitung 710 unter Verwendung eines leitenden Films ausgebildet wird, der als Gate-Elektrode des Transistors 750 oder 752 dient. In dem Fall, in dem die Signalleitung 710 unter Verwendung eines Materials ausgebildet wird, das Kupfer als Element enthält, wird eine Signalverzögerung oder dergleichen wegen des Leitungswiderstandes verringert, was eine Anzeige auf einem großen Bildschirm ermöglicht.
  • Der FPC-Anschlussabschnitt 708 beinhaltet eine Verbindungselektrode 760, einen anisotropen leitenden Film 780 und die FPC 716. Es sei angemerkt, dass die Verbindungselektrode 760 im gleichen Prozess wie leitende Filme ausgebildet wird, die als Source-Elektrode und Drain-Elektrode des Transistors 750 oder 752 dienen. Die Verbindungselektrode 760 ist über den anisotropen leitenden Film 780 elektrisch mit einem Anschluss verbunden, der in der FPC 716 enthalten ist.
  • Als das erste Substrat 701 und das zweite Substrat 705 kann beispielsweise ein Glassubstrat verwendet werden. Ein flexibles Substrat kann auch als das erste Substrat 701 und das zweite Substrat 705 verwendet werden. Beispiele für das flexible Substrat umfassen ein Kunststoffsubstrat.
  • Eine Struktur 778 ist zwischen dem ersten Substrat 701 und dem zweiten Substrat 705 bereitgestellt. Die Struktur 778 ist ein säulenförmiger Abstandshalter, der durch selektives Ätzen eines isolierenden Films erhalten wird, und ist bereitgestellt, um die Dicke (Zellenabstand) zwischen dem ersten Substrat 701 und dem zweiten Substrat 705 zu steuern. Alternativ kann ein kugelförmiger Abstandshalter als die Struktur 778 verwendet werden.
  • Des Weiteren sind der lichtundurchlässige Film 738, der als Schwarzmatrix dient, der Farbfilm 736, der als Farbfilter dient, und ein isolierender Film 734 in Kontakt mit dem lichtundurchlässigen Film 738 und dem Farbfilm 736 auf der Seite des zweiten Substrats 705 angeordnet.
  • <Strukturbeispiel der Anzeigevorrichtung, bei der ein Flüssigkristallelement als Anzeigeelement verwendet wird>
  • Die in 35A und 35B dargestellten Anzeigevorrichtungen 700 und 700a beinhalten jeweils ein Flüssigkristallelement 775. Das Flüssigkristallelement 775 beinhaltet einen leitenden Film 772, einen leitenden Film 774 und eine Flüssigkristallschicht 776. Der leitende Film 774 ist auf der Seite des zweiten Substrats 705 angeordnet und dient als Gegenelektrode. Die Anzeigevorrichtungen 700 und 700a in 35A und 35B können ein Bild derart anzeigen, dass Durchlassen oder Nichtdurchlassen durch eine Veränderung des Ausrichtungszustandes der Flüssigkristallschicht 776 in Abhängigkeit von einer Spannung gesteuert wird, die an den leitenden Film 772 und den leitenden Film 774 angelegt wird.
  • Der leitende Film 772 ist mit den leitenden Filmen verbunden, die als Source-Elektrode und Drain-Elektrode dienen, welche in dem Transistor 750 enthalten sind. Der leitende Film 772 ist über dem isolierenden Planarisierungsfilm 770 ausgebildet, um als Pixelelektrode, d. h. eine Elektrode des Anzeigeelementes, zu dienen. Der leitende Film 772 weist eine Funktion einer reflektierenden Elektrode auf. Die Anzeigevorrichtungen 700 und 700a in 35A und 35B sind sogenannte reflektierende Flüssigkristallfarbanzeigevorrichtungen, bei denen externes Licht von dem leitenden Film 772 reflektiert wird, damit ein Bild durch den Farbfilm 736 angezeigt wird.
  • Ein leitender Film, der sichtbares Licht durchlässt, oder ein leitender Film, der sichtbares Licht reflektiert, kann für den leitenden Film 772 verwendet werden. Beispielsweise wird ein Material, das eine Art aus Indium (In), Zink (Zn) und Zinn (Sn) enthält, vorzugsweise für den leitenden Film verwendet, der sichtbares Licht durchlässt. Zum Beispiel kann ein Aluminium oder Silber enthaltendes Material als der leitende Film verwendet werden, der sichtbares Licht reflektiert. Bei dieser Ausführungsform wird der leitende Film, der sichtbares Licht reflektiert, für den leitenden Film 772 verwendet.
  • Es sei angemerkt, dass Vorsprünge und Vertiefungen in einem Teil des isolierenden Planarisierungsfilms 770 des Pixelabschnitts 702 in den Anzeigevorrichtungen 700 und 700a in 35A und 35B bereitgestellt sind. Die Vorsprünge und Vertiefungen können derart ausgebildet werden, dass der isolierende Planarisierungsfilm 770 unter Verwendung eines organischen Harzfilms oder dergleichen ausgebildet wird und dass vorspringende Abschnitte oder vertiefte Abschnitte an der Oberfläche des organischen Harzfilms ausgebildet werden. Der leitende Film 772, der als reflektierende Elektrode dient, ist entlang den Vorsprüngen und Vertiefungen ausgebildet. Daher wird dann, wenn externes Licht auf den leitenden Film 772 einfällt, das Licht an der Oberfläche des leitenden Films 772 in einer diffundierenden Weise reflektiert, wodurch Sichtbarkeit verbessert werden kann.
  • Es sei angemerkt, dass es sich bei den in 35A und 35B dargestellten Anzeigevorrichtungen 700 und 700a beispielsweise um reflektierende Flüssigkristallfarbanzeigevorrichtungen handelt; jedoch ist ein Anzeigetyp nicht darauf beschränkt. Beispielsweise kann eine durchlässige Flüssigkristallfarbanzeigevorrichtung verwendet werden, bei der es sich bei dem leitenden Film 772 um einen leitenden Film handelt, der sichtbares Licht durchlässt. Im Falle einer durchlässigen Flüssigkristallfarbanzeigevorrichtung werden Vorsprünge und Vertiefungen nicht notwendigerweise an dem isolierenden Planarisierungsfilm 770 bereitgestellt.
  • Obwohl in 35A und 35B nicht dargestellt, kann ein Ausrichtungsfilm auf einer Seite des leitenden Films 772 in Kontakt mit der Flüssigkristallschicht 776 und auf einer Seite des leitenden Films 774 in Kontakt mit der Flüssigkristallschicht 776 bereitgestellt sein. Obwohl in 35A und 35B nicht dargestellt, können je nach Bedarf ein optisches Element (ein optisches Substrat) und dergleichen, wie z. B. ein polarisierendes Element, ein Verzögerungselement oder ein Antireflexelement, bereitgestellt sein. Beispielsweise kann eine zirkulare Polarisation unter Verwendung eines polarisierenden Substrats und eines Retardationssubstrats erhalten werden. Zudem kann eine Hintergrundbeleuchtung, eine Seitenbeleuchtung oder dergleichen als Lichtquelle verwendet werden.
  • In dem Fall, in dem ein Flüssigkristallelement als Anzeigeelement verwendet wird, kann ein thermotroper Flüssigkristall, ein niedermolekularer Flüssigkristall, ein hochmolekularer Flüssigkristall, ein polymerdispergierter Flüssigkristall, ein ferroelektrischer Flüssigkristall, ein antiferroelektrischer Flüssigkristall oder dergleichen verwendet werden. Ein derartiges Flüssigkristallmaterial weist je nach Bedingungen eine cholesterische Phase, eine smektische Phase, eine kubische Phase, eine chiral nematische Phase, eine isotrope Phase oder dergleichen auf.
  • Alternativ kann in dem Fall, in dem ein Modus mit horizontalem elektrischem Feld zum Einsatz kommt, ein eine blaue Phase aufweisender Flüssigkristall verwendet werden, für den kein Ausrichtungsfilm notwendig ist. Eine blaue Phase ist eine der Flüssigkristallphasen und wird genau dann erzeugt, bevor sich eine cholesterische Phase in eine isotrope Phase ändert, während die Temperatur des cholesterischen Flüssigkristalls erhöht wird. Da die blaue Phase nur in einem schmalen Temperaturbereich erscheint, wird eine Flüssigkristallzusammensetzung, der mehrere Gewichtsprozent oder mehr eines chiralen Materials beigemischt sind, für die Flüssigkristallschicht verwendet, um den Temperaturbereich zu verbessern. Die Flüssigkristallzusammensetzung, die einen eine blaue Phase aufweisenden Flüssigkristall und ein chirales Material enthält, wird bevorzugt, da ihre Ansprechzeit kurz ist, ihre optische Isotropie den Ausrichtungsprozess unnötig macht und sie eine nur geringe Betrachtungswinkelabhängigkeit aufweist. Ein Ausrichtungsfilm muss nicht unbedingt bereitgestellt sein und keine Reibbehandlung ist daher erforderlich; folglich kann eine durch die Reibbehandlung hervorgerufene Beschädigung durch elektrostatische Entladung verhindert werden, und Defekte und Beschädigung der Flüssigkristallanzeigevorrichtung in dem Herstellungsprozess können verringert werden.
  • In dem Fall, in dem ein Flüssigkristallelement als Anzeigeelement verwendet wird, kann ein Twisted Nematic-(TN-)Modus, ein In-Plane-Switching-(IPS-)Modus, ein Streufeldschaltungs-(fringe field switching, FFS-)Modus, ein achsensymmetrisch-ausgerichtete-Mikrozellen-(axially symmetric aligned micro-cell, ASM-)Modus, ein optisch kompensierter Doppelbrechungs-(optical compensated birefringence, OCB-)Modus, ein ferroelektrischer Flüssigkristall-(ferroelectric liquid crystal, FLC-)Modus, ein antiferroelektrischer Flüssigkristall-(anti-ferroelectric liquid crystal, AFLC-)Modus oder dergleichen verwendet werden.
  • Außerdem kann auch eine normalerweise schwarze Flüssigkristallanzeigevorrichtung verwendet werden, wie beispielsweise eine durchsichtige Flüssigkristallanzeigevorrichtung, bei der ein Vertical Alignment-(VA-)Modus benutzt wird. Es gibt einige Beispiele für einen Vertical Alignment-Modus; beispielsweise kann ein Multi-Domain Vertical Alignment-(MVA-)Modus, ein Patterned Vertical Alignment-(PVA-)Modus, ein ASV-Modus oder dergleichen verwendet werden.
  • <Anzeigevorrichtung, bei der ein lichtemittierendes Element als Anzeigeelement verwendet wird>
  • Die in 36A und 36B dargestellten Anzeigevorrichtungen 700 und 700a beinhalten jeweils ein lichtemittierendes Element 782. Das lichtemittierende Element 782 beinhaltet einen leitenden Film 784, eine EL-Schicht 786 und einen leitenden Film 788. Die in 36A und 36B gezeigten Anzeigevorrichtungen 700 und 700a können durch eine Lichtemission von der EL-Schicht 786, die in dem lichtemittierenden Element 782 enthalten ist, ein Bild anzeigen.
  • Der leitende Film 784 ist mit den leitenden Filmen verbunden, die als Source-Elektrode und Drain-Elektrode dienen, welche in dem Transistor 750 enthalten sind. Der leitende Film 784 ist über dem isolierenden Planarisierungsfilm 770 ausgebildet, um als Pixelelektrode, d. h. eine Elektrode des Anzeigeelementes, zu dienen. Ein leitender Film, der sichtbares Licht durchlässt, oder ein leitender Film, der sichtbares Licht reflektiert, kann als der leitende Film 784 verwendet werden. Der leitende Film, der sichtbares Licht durchlässt, kann beispielsweise unter Verwendung eines Materials ausgebildet werden, das eine Art aus Indium (In), Zink (Zn) und Zinn (Sn) enthält. Der leitende Film, der sichtbares Licht reflektiert, kann beispielsweise unter Verwendung eines Aluminium oder Silber enthaltenden Materials ausgebildet werden.
  • Bei den in 36A und 36B gezeigten Anzeigevorrichtungen 700 und 700a ist ein isolierender Film 730 über dem isolierenden Planarisierungsfilm 770 und dem leitenden Film 784 bereitgestellt. Der isolierende Film 730 bedeckt einen Teil des leitenden Films 784. Es sei angemerkt, dass das lichtemittierende Element 782 eine Top-Emission-Struktur aufweist. Deshalb weist der leitende Film 788 eine lichtdurchlässige Eigenschaft auf und lässt Licht durch, das von der EL-Schicht 786 emittiert wird. Obwohl die Top-Emission-Struktur bei dieser Ausführungsform beispielhaft beschrieben wird, ist eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nicht darauf beschränkt. Es kann eine Bottom-Emission-Struktur, bei der Licht zu der Seite des leitenden Films 784 emittiert wird, oder eine Dual-Emission-Struktur eingesetzt werden, bei der Licht sowohl zu der Seite des leitenden Films 784 als auch zu der Seite des leitenden Films 788 emittiert wird.
  • Der Farbfilm 736 ist derart angeordnet, dass er das lichtemittierende Element 782 überlappt, und der lichtundurchlässige Film 738 ist derart angeordnet, dass er den isolierenden Film 730 überlappt und in dem Anschlussleitungsabschnitt 711 und in dem Source-Treiberschaltungsabschnitt 704 enthalten ist. Der Farbfilm 736 und der lichtundurchlässige Film 738 sind mit dem isolierenden Film 734 bedeckt. Ein Raum zwischen dem lichtemittierenden Element 782 und dem isolierenden Film 734 ist mit einem Dichtungsfilm 732 gefüllt. Obwohl eine Struktur mit dem Farbfilm 736 als jede der in 36A und 36B gezeigten Anzeigevorrichtungen 700 und 700a beschrieben wird, ist die Struktur nicht darauf beschränkt. In dem Fall, in dem die EL-Schicht 786 durch ein Verfahren zur separaten Farbgebung ausgebildet wird, ist der Farbfilm 736 nicht notwendigerweise bereitgestellt.
  • Die bei dieser Ausführungsform beschriebene Struktur kann in einer geeigneten Kombination mit einer beliebigen der bei den anderen Ausführungsformen beschriebenen Strukturen verwendet werden.
  • (Ausführungsform 9)
  • Bei dieser Ausführungsform wird eine Ausführungsform einer lichtemittierenden Vorrichtung beschrieben, bei der die Halbleitervorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird. Es sei angemerkt, dass bei dieser Ausführungsform eine Struktur eines Pixelabschnitts einer lichtemittierenden Vorrichtung anhand von 37 beschrieben wird.
  • In 37 ist eine Vielzahl von FETs 500 über einem ersten Substrat 502 ausgebildet, und jeder der FETs 500 ist elektrisch mit einem lichtemittierenden Element (504R, 504G, 504B oder 504W) verbunden. Insbesondere ist jeder der FETs 500 elektrisch mit einem ersten leitenden Film 506 verbunden, der in dem lichtemittierenden Element enthalten ist. Es sei angemerkt, dass die lichtemittierenden Elemente (504R, 504G, 504B und 504W) jeweils den ersten leitenden Film 506, einen zweiten leitenden Film 507, eine EL-Schicht 510 und einen dritten leitenden Film 512 beinhalten.
  • Des Weiteren sind Farbschichten (514R, 514G, 514B und 514W) an Positionen bereitgestellt, die den entsprechenden lichtemittierenden Elementen (504R, 504G, 504B und 504W) zugewandt sind. Es sei angemerkt, dass die Farbschichten (514R, 514G, 514B und 514W) in Kontakt mit einem zweiten Substrat 516 bereitgestellt sind. Außerdem ist ein Dichtungsfilm 518 zwischen dem ersten Substrat 502 und dem zweiten Substrat 516 bereitgestellt. Beispielsweise kann ein Glasmaterial, wie z. B. eine Glasfritte, oder ein Harz, das sich bei Raumtemperatur aushärten kann, wie z. B. ein zwei Komponenten enthaltendes Harz, ein lichthärtendes Harz, ein wärmehärtendes Harz und dergleichen, für den Dichtungsfilm 518 verwendet werden.
  • Eine Trennwand 508 ist bereitgestellt, um Endabschnitte von benachbarten Schichtanordnungen aus dem ersten leitenden Film 506 und dem zweiten leitenden Film 507 zu bedecken. Eine Struktur 509 ist über der Trennwand 508 bereitgestellt. Es sei angemerkt, dass der erste leitende Film 506 eine Funktion als reflektierende Elektrode und eine Funktion als Anode des lichtemittierenden Elementes aufweist. Der zweite leitende Film 507 weist eine Funktion auf, um die optische Weglänge jedes lichtemittierenden Elementes zu regulieren. Die EL-Schicht 510 ist über dem zweiten leitenden Film 507 ausgebildet, und der dritte leitende Film 512 ist über der EL-Schicht 510 ausgebildet. Der dritte leitende Film 512 weist eine Funktion als halbdurchlässige und halbreflektierende Elektrode und eine Funktion als Kathode des lichtemittierenden Elementes auf. Die Struktur 509 ist zwischen dem lichtemittierenden Element und der Farbschicht angeordnet und weist eine Funktion als Abstandshalter auf.
  • Die EL-Schicht 510 kann von den lichtemittierenden Elementen (504R, 504G, 504B und 504W) gemeinsam verwendet werden. Es sei angemerkt, dass jedes der lichtemittierenden Elemente (504R, 504G, 504B und 504W) eine optische Mikroresonator-(oder Mikrokavitäts-)Struktur aufweist, bei der das von der EL-Schicht 510 emittierte Licht durch den ersten leitenden Film 506 und den dritten leitenden Film 512 in Resonanz geraten kann; daher können Spektren von Licht mit verschiedenen Wellenlängen verschmälert und extrahiert werden, auch wenn sie die gleiche EL-Schicht 510 beinhalten. Insbesondere kann, indem die Dicke jedes der zweiten leitenden Filme 507, die unter der EL-Schicht 510 angeordnet sind, in dem lichtemittierenden Element (504R, 504G, 504B oder 504W) reguliert wird, ein gewünschtes Emissionsspektrum von der EL-Schicht 510 erhalten werden, so dass eine Lichtemission mit hoher Farbreinheit erhalten werden kann. Folglich wird bei der in 37 dargestellten Struktur ein Prozess zum separaten Ausbilden der EL-Schichten mit unterschiedlichen Farben nicht erfordert, und daher kann eine hohe Auflösung leicht erzielt werden.
  • Die in 37 dargestellte lichtemittierende Vorrichtung beinhaltet die Farbschicht (Farbfilter); daher kann Licht mit einem gewünschten Emissionsspektrum emittiert werden. Deshalb kann unter Verwendung der Mikrokavitätsstruktur und des Farbfilters in Kombination eine Lichtemission mit höherer Farbreinheit erhalten werden. Insbesondere wird die optische Weglänge des lichtemittierenden Elementes 504R derart reguliert, dass eine rote Lichtemission erhalten wird; rotes Licht wird durch die Farbschicht 514R in die Richtung emittiert, die durch einen Pfeil dargestellt ist. Des Weiteren wird die optische Weglänge des lichtemittierenden Elementes 504G derart reguliert, dass eine grüne Lichtemission erhalten wird; grünes Licht wird durch die Farbschicht 514G in die Richtung emittiert, die durch einen Pfeil dargestellt ist. Des Weiteren wird die optische Weglänge des lichtemittierenden Elementes 504B derart reguliert, dass eine blaue Lichtemission erhalten wird; blaues Licht wird durch die Farbschicht 514B in die Richtung emittiert, die durch einen Pfeil dargestellt ist. Des Weiteren wird die optische Weglänge des lichtemittierenden Elementes 504W derart reguliert, dass eine weiße Lichtemission erhalten wird; weißes Licht wird durch die Farbschicht 514W in die Richtung emittiert, die durch einen Pfeil dargestellt ist.
  • Es sei angemerkt, dass ein Verfahren zum Regulieren der optischen Weglänge jedes lichtemittierenden Elementes nicht darauf beschränkt ist. Beispielsweise kann die optische Weglänge durch Steuern der Filmdicke der EL-Schicht 510 in jedem lichtemittierenden Element reguliert werden.
  • Die Farbschichten (514R, 514G und 514B) können eine Funktion zum Durchlassen von Licht in einem bestimmten Wellenlängenbereich aufweisen. Beispielsweise kann ein roter (R) Farbfilter, der Licht in einem roten Wellenlängenbereich durchlässt, ein grüner (G) Farbfilter, der Licht in einem grünen Wellenlängenbereich durchlässt, ein blauer (B) Farbfilter, der Licht in einem blauen Wellenlängenbereich durchlässt, oder dergleichen verwendet werden. Die Farbschicht 514W kann unter Verwendung eines Harzmaterials auf Acryl-Basis ausgebildet werden, das keinen Farbstoff oder dergleichen enthält. Die Farbschichten (514R, 514G, 514B und 514W) können unter Verwendung von verschiedenen Materialien durch ein Druckverfahren, ein Tintenstrahlverfahren, ein Ätzverfahren mit einer Photolithographietechnik oder dergleichen ausgebildet werden.
  • Der erste leitende Film 506 kann beispielsweise unter Verwendung eines Metallfilms mit hoher Reflektivität (Reflexionsgrad für sichtbares Licht beträgt 40% bis 100%, bevorzugt 70% bis 100%) ausgebildet werden. Der erste leitende Film 506 kann unter Verwendung einer einzelnen Schicht oder einer Schichtanordnung ausgebildet werden, bei der Aluminium, Silber oder eine ein solches Metallmaterial enthaltende Legierung (z. B. eine Legierung aus Silber, Palladium und Kupfer) verwendet wird.
  • Der zweite leitende Film 507 kann beispielsweise unter Verwendung eines leitenden Metalloxids ausgebildet werden. Als leitendes Metalloxid kann Indiumoxid, Zinnoxid, Zinkoxid, Indiumzinnoxid (auch als ITO bezeichnet), Indiumzinkoxid oder ein beliebiges dieser Metalloxidmaterialien verwendet werden, in dem Siliziumoxid oder Wolframoxid enthalten ist. Der zweite leitende Film 507 ist vorzugsweise bereitgestellt, weil das Ausbilden eines isolierenden Films zwischen der EL-Schicht 510, die später ausgebildet wird, und dem ersten leitenden Film 506 unterdrückt werden kann. Des Weiteren kann ein leitendes Metalloxid, das als der zweite leitende Film 507 verwendet wird, in einer Schicht ausgebildet werden, die unterhalb des ersten leitenden Films 506 liegt.
  • Der dritte leitende Film 512 wird unter Verwendung eines leitenden Materials mit Reflektivität und eines leitenden Materials mit einer lichtdurchlässigen Eigenschaft ausgebildet, und der Film weist eine Reflektivität für sichtbares Licht von bevorzugt 20% bis 80%, stärker bevorzugt 40% bis 70% auf. Als der dritte leitende Film 512 wird beispielsweise Silber, Magnesium, eine Legierung eines solchen Metallmaterials oder dergleichen dünn (z. B. 10 nm oder weniger) ausgebildet, und dann wird ein leitendes Metalloxid ausgebildet, das für den zweiten leitenden Film 507 verwendet werden kann.
  • Die oben beschriebene lichtemittierende Vorrichtung weist eine Struktur auf, bei der Licht von der Seite des zweiten Substrats 516 extrahiert wird (eine Top-Emission-Struktur), aber sie kann eine Struktur, bei der Licht von der Seite des ersten Substrats 501, auf der die FETs 500 ausgebildet sind, extrahiert wird (eine Bottom-Emission-Struktur), oder eine Struktur aufweisen, bei der Licht sowohl von der Seite des ersten Substrats 501 als auch von der Seite des zweiten Substrats 516 extrahiert wird (eine Dual-Emission-Struktur). Im Falle der Bottom-Emission-Struktur können die Farbschichten (514R, 514G, 514B und 514W) unter dem ersten leitenden Film 506 ausgebildet werden. Es sei angemerkt, dass ein lichtdurchlässiges Substrat als Substrat verwendet werden kann, das Licht durchlässt, und dass ein lichtdurchlässiges Substrat und ein lichtundurchlässiges Substrat als Substrat verwendet werden können, das kein Licht durchlässt.
  • In 37 ist die Struktur beispielhaft dargestellt, bei der die lichtemittierenden Elemente Licht in Rot (R), Grün (G), Blau (B) und Weiß (W) emittieren. Jedoch ist eine Struktur nicht darauf beschränkt. Beispielsweise kann eine Struktur verwendet werden, bei der die lichtemittierenden Elemente Licht in Rot (R), Grün (G) und Blau (B) emittieren.
  • (Ausführungsform 10)
  • Bei dieser Ausführungsform werden ein Anzeigemodul und elektronische Geräte, welche unter Verwendung einer Halbleitervorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgebildet werden können, anhand von 38 und 39A bis 39G beschrieben.
  • Bei einem in 38 dargestellten Anzeigemodul 8000 sind ein Touchscreen 8004, der mit einer FPC 8003 verbunden ist, ein Anzeigefeld 8006, das mit einer FPC 8005 verbunden ist, eine Hintergrundbeleuchtung 8007, ein Rahmen 8009, eine gedruckte Leiterplatte 8010 und eine Batterie 8011 zwischen einem oberen Deckel 8001 und einem unteren Deckel 8002 bereitgestellt.
  • Die Halbleitervorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann beispielsweise für das Anzeigefeld 8006 verwendet werden.
  • Die Formen und Größen des oberen Deckels 8001 und des unteren Deckels 8002 können nach Bedarf 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 sein, dass er das Anzeigefeld 8006 überlappt. Ein Gegensubstrat (Dichtungssubstrat) des Anzeigefeldes 8006 kann eine Touchscreen-Funktion aufweisen. Ein Fotosensor kann in jedem Pixel des Anzeigefeldes 8006 bereitgestellt sein, um einen optischen Touchscreen auszubilden.
  • Die Hintergrundbeleuchtung 8007 beinhaltet eine Lichtquelle 8008. Es sei angemerkt, dass, obwohl eine Struktur in 38 dargestellt ist, bei der die Lichtquellen 8008 über der Hintergrundbeleuchtung 8007 angeordnet sind, eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nicht auf diese Struktur beschränkt ist. Beispielsweise kann eine Struktur zum Einsatz kommen, bei der die Lichtquelle 8008 an einem Endabschnitt der Hintergrundbeleuchtung 8007 angeordnet ist und ferner eine Lichtstreuscheibe bereitgestellt ist. Es sei angemerkt, dass in dem Fall, in dem ein selbstleuchtendes lichtemittierendes Element, wie z. B. ein organisches EL-Element, verwendet wird, oder in dem Fall, in dem ein reflektierender Bildschirm oder dergleichen eingesetzt wird, die Hintergrundbeleuchtung 8007 nicht bereitgestellt sein muss.
  • Der Rahmen 8009 schützt das Anzeigefeld 8006 und dient auch als elektromagnetische Abschirmung zum Blockieren von elektromagnetischen Wellen, die durch den Betrieb der gedruckten Leiterplatte 8010 erzeugt werden. Der Rahmen 8009 kann als Abstrahlplatte dienen.
  • Die gedruckte Leiterplatte 8010 ist mit einer Stromversorgungsschaltung und einer Signalverarbeitungsschaltung zum Ausgeben eines Videosignals und eines Taktsignals versehen. Als Stromquelle zum Zuführen von Strom zu der Stromversorgungsschaltung kann eine externe Netzstromquelle oder eine Stromquelle verwendet werden, bei der die getrennt bereitgestellte Batterie 8011 verwendet wird. Die Batterie 8011 kann im Falle der Verwendung einer Netzstromquelle weggelassen werden.
  • Das Anzeigemodul 8000 kann zusätzlich mit einem Element, wie z. B. einer polarisierenden Platte, einer Verzögerungsplatte oder einer Prismenfolie, versehen sein.
  • 39A bis 39D stellen elektronische Geräte dar. Diese elektronischen Geräte können ein Gehäuse 600, einen Anzeigeabschnitt 601, einen Lautsprecher 603, eine LED-Lampe 604, Bedientasten 605 (darunter auch ein Netzschalter oder ein Bedienschalter), einen Verbindungsanschluss 606, einen Sensor 607 (einen Sensor mit einer Funktion zum Messen oder Erkennen von Kraft, Verschiebung, Position, Geschwindigkeit, Beschleunigung, Winkelgeschwindigkeit, Drehzahl, Abstand, Licht, Flüssigkeit, Magnetismus, Temperatur, chemischer Substanz, Ton, Zeit, Härte, elektrischem Feld, Strom, Spannung, elektrischer Energie, Strahlung, Durchflussmenge, Feuchtigkeit, Steigungsgrad, Schwingung, Geruch oder Infrarotstrahl), ein Mikrofon 608 und dergleichen beinhalten.
  • 39A stellt einen tragbaren Computer dar, der einen Schalter 609, einen Infrarot-Anschluss 620 und dergleichen zusätzlich zu den vorstehenden Bestandteilen beinhalten kann. 39B stellt eine tragbare Bildwiedergabevorrichtung (z. B. einen DVD-Spieler) dar, die mit einem Speichermedium versehen ist und einen zweiten Anzeigeabschnitt 602, einen Speichermediumleseabschnitt 621 und dergleichen zusätzlich zu den vorstehenden Bestandteilen beinhalten kann. 39C stellt einen Fernsehempfänger dar, der einen Tuner, einen Bildverarbeitungsabschnitt und dergleichen zusätzlich zu den vorstehenden Bestandteilen beinhalten kann. 39D stellt einen tragbaren Fernsehempfänger dar, der ein Ladegerät 627, das Signale übertragen und empfangen kann, und dergleichen zusätzlich zu den vorstehenden Bestandteilen beinhalten kann.
  • 39E bis 39G stellen ein zusammenklappbares tragbares Informationsendgerät 610 dar. 39E stellt das tragbare Informationsendgerät 610 dar, das geöffnet ist. 39F stellt das tragbare Informationsendgerät 610 während des Öffnens oder des Zusammenklappens dar. 39G stellt das tragbare Informationsendgerät 610 dar, das zusammengeklappt ist. Das tragbare informationsendgerät 610 ist sehr transportfreundlich, wenn es zusammengeklappt ist. Wenn das tragbare Informationsendgerät 610 geöffnet ist, bietet ein nahtloser großer Anzeigebereich eine gute Durchsuchbarkeit an.
  • Ein Anzeigeabschnitt 612 wird von drei Gehäusen 615 getragen, die durch Gelenke 613 miteinander verbunden sind. Indem das tragbare Informationsendgerät 610 an einem Verbindungsabschnitt zwischen zwei Gehäusen 615 um die Gelenke 613 zusammengeklappt wird, kann die Form des tragbaren Informationsendgeräts 610 umkehrbar von einem geöffneten Zustand in einen zusammengeklappten Zustand geändert werden. Eine Anzeigevorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann für den Anzeigeabschnitt 612 verwendet werden. Zum Beispiel kann eine Anzeigevorrichtung verwendet werden, die mit einem Krümmungsradius von größer als oder gleich 1 mm und kleiner als oder gleich 150 mm gebogen werden kann.
  • Die in 39A bis 39G dargestellten elektronischen Geräte können verschiedene Funktionen aufweisen, so beispielsweise eine Funktion zum Anzeigen verschiedener Daten (eines Standbildes, eines bewegten Bildes, eines Textbildes und dergleichen) auf dem Anzeigeabschnitt, eine Touchscreen-Funktion, eine Funktion zum Anzeigen eines Kalenders, des Datums, der Zeit und dergleichen, eine Funktion zum Steuern einer Verarbeitung mit verschiedener Software (Programme), eine drahtlose Kommunikationsfunktion, eine Funktion zum Verbinden mit verschiedenen Computernetzwerken mittels einer drahtlosen Kommunikationsfunktion, eine Funktion zum Übertragen und Empfangen verschiedener Daten mittels einer drahtlosen Kommunikationsfunktion, eine Funktion zum Lesen eines Programms oder Daten, die in einem Speichermedium gespeichert sind, und zum Anzeigen des Programms oder der Daten auf dem Anzeigeabschnitt und dergleichen. Ferner kann das elektronische Gerät, das eine Vielzahl von Anzeigeabschnitten beinhaltet, die folgende Funktion aufweisen: eine Funktion, um Bilddaten hauptsächlich auf einem Anzeigeabschnitt anzuzeigen, während Textdaten auf einem anderen Anzeigeabschnitt angezeigt werden, eine Funktion, um ein dreidimensionales Bild anzuzeigen, indem Bilder auf einer Vielzahl von Anzeigeabschnitten angezeigt werden, wobei eine Parallaxe berücksichtigt wird, oder dergleichen. Darüber hinaus kann das elektronische Gerät, das einen Bildempfangsabschnitt beinhaltet, eine Funktion zum Aufnehmen eines Standbildes, eine Funktion zum Aufnehmen eines bewegten Bildes, eine Funktion zum automatischen oder manuellen Korrigieren eines aufgenommenen Bildes, eine Funktion zum Speichern eines aufgenommenen Bildes in einem Speichermedium (einem externen Speichermedium oder einem Speichermedium, das in der Kamera eingebaut ist), eine Funktion zum Anzeigen eines aufgenommenen Bildes auf dem Anzeigeabschnitt oder dergleichen aufweisen. Es sei angemerkt, dass Funktionen, die für die in 39A bis 39G dargestellten elektronischen Geräte bereitgestellt werden können, nicht darauf beschränkt sind und dass die elektronischen Geräte verschiedene Funktionen aufweisen können.
  • Die bei dieser Ausführungsform beschriebenen elektronischen Geräte beinhalten jeweils den Anzeigeabschnitt zum Anzeigen gewisser Arten von Daten. Es sei angemerkt, dass die Halbleitervorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung auch für ein elektronisches Gerät verwendet werden kann, das keinen Anzeigeabschnitt aufweist.
  • Die bei dieser Ausführungsform beschriebene Struktur kann in einer geeigneten Kombination mit einer beliebigen der bei den anderen Ausführungsformen beschriebenen Strukturen verwendet werden.
  • Erläuterung der Bezugszeichen
    • 100a: Transistor, 100b: Transistor, 100c: Transistor, 100d: Transistor, 100e: Transistor, 100f: Transistor, 100o: Transistor, 100p: Transistor, 100q: Transistor, 100r: Transistor, 101: Substrat, 102: leitender Film, 104: isolierender Film, 104a: isolierender Film, 104b: isolierender Film, 105: Oxidhalbleiterfilm, 105a: Kanalbereich, 105b: niederohmiger Bereich, 105c: niederohmiger Bereich, 106: Oxidhalbleiterfilm, 106a: Kanalbereich, 106b: niederohmiger Bereich, 106c: niederohmiger Bereich, 107: mehrschichtiger Film, 107a: Kanalbereich, 107b: niederohmiger Bereich, 107c: niederohmiger Bereich, 108: Oxidhalbleiterfilm, 108a: Kanalbereich, 108b: niederohmiger Bereich, 108c: niederohmiger Bereich, 108d: Bereich, 108e: Bereich, 108f: niederohmiger Bereich, 108g: niederohmiger Bereich, 108h: niederohmiger Bereich, 108i: niederohmiger Bereich, 109: Oxidhalbleiterfilm, 109a: Kanalbereich, 109b: niederohmiger Bereich, 109c: niederohmiger Bereich, 110: mehrschichtiger Film, 110a: Kanalbereich, 110b: niederohmiger Bereich, 110c: niederohmiger Bereich, 110d: Bereich, 110e: Bereich, 110f: niederohmiger Bereich, 110g: niederohmiger Bereich, 110h: niederohmiger Bereich, 110i: niederohmiger Bereich, 115: isolierender Film, 116: isolierender Film, 117: isolierender Film, 117a: isolierender Film, 117b: isolierender Film, 119: leitender Film, 119a: leitender Film, 119b: leitender Film, 120: leitender Film, 120a: leitender Film, 120b: leitender Film, 122: Maske, 123: Maske, 125: Verunreinigungselement, 126: isolierender Film, 127: isolierender Film, 134: leitender Film, 135: leitender Film, 136: leitender Film, 137: leitender Film, 141: isolierender Film, 145: Film, 146: Sauerstoff, 161: isolierender Nitridfilm, 162: isolierender Nitridfilm, 500: FET, 501: Substrat, 502: Substrat, 504B: lichtemittierendes Element, 504G: lichtemittierendes Element, 504R: lichtemittierendes Element, 504W: lichtemittierendes Element, 506: leitender Film, 507: leitender Film, 508: Trennwand, 509: Struktur, 510: EL-Schicht, 512: leitender Film, 514B: Farbschicht, 514G: Farbschicht, 514R: Farbschicht, 514W: Farbschicht, 516: Substrat, 518: Dichtungsfilm, 541: Pixelschaltung, 542: Pixelabschnitt, 544: Treiberschaltungsabschnitt, 544a: Gate-Treiber, 544b: Source-Treiber, 546: Schutzschaltung, 547: Anschlussabschnitt, 550: Transistor, 552: Transistor, 554: Transistor, 560: Kondensator, 562: Kondensator, 570: Flüssigkristallelement, 572: lichtemittierendes Element, 600: Gehäuse, 601: Anzeigeabschnitt, 602: Anzeigeabschnitt, 603: Lautsprecher, 604: LED-Lampe, 605: Bedientaste, 606: Verbindungsanschluss, 607: Sensor, 608: Mikrofon, 609: Schalter, 610: tragbares Informationsendgerät, 612: Anzeigeabschnitt, 613: Gelenk, 615: Gehäuse, 620: Infrarot-Anschluss, 621: Speichermediumleseabschnitt, 627: Ladegerät, 700: Anzeigevorrichtung, 700a: Anzeigevorrichtung, 701: Substrat, 702: Pixelabschnitt, 704: Source-Treiberschaltungsabschnitt, 705: Substrat, 706: Gate-Treiberschaltungsabschnitt, 708: FPC-Anschlussabschnitt, 710: Signalleitung, 711: Leitungsabschnitt, 712: Dichtungsmittel, 716: FPC, 719: isolierender Film, 720: Klebstoff, 730: isolierender Film, 732: Dichtungsfilm, 734: isolierender Film, 736: Farbfilm, 738: lichtundurchlässiger Film, 739: isolierender Film, 740: Klebstoff, 750: Transistor, 752: Transistor, 760: Verbindungselektrode, 766: isolierender Film, 770: isolierender Planarisierungsfilm, 772: leitender Film, 774: leitender Film, 775: Flüssigkristallelement, 776: Flüssigkristallschicht, 778: Struktur, 780: anisotroper leitender Film, 782: lichtemittierendes Element, 784: leitender Film, 786: EL-Schicht, 788: leitender Film, 790: Kondensator, 5100: Pellet, 5120: Substrat, 5161: Bereich, 8000: Anzeigemodul, 8001: oberer Deckel, 8002: unterer Deckel, 8003: FPC, 8004: Touchscreen, 8005: FPC, 8006: Anzeigefeld, 8007: Hintergrundbeleuchtung, 8008: Lichtquelle, 8009: Rahmen, 8010: gedruckte Leiterplatte, 8011: Batterie.
  • Diese Anmeldung basiert auf der japanischen Patentanmeldung mit der Seriennr. 2014-022864 , eingereicht beim japanischen Patentamt am 7. Februar 2014, der japanischen Patentanmeldung mit der Seriennr. 2014-022865 , eingereicht beim japanischen Patentamt am 7. Februar 2014, der japanischen Patentanmeldung mit der Seriennr. 2014-051134 , eingereicht beim japanischen Patentamt am 14. März 2014, und der japanischen Patentanmeldung mit der Seriennr. 2014-051138 , eingereicht beim japanischen Patentamt am 14. März 2014, deren gesamte Inhalte hiermit zum Gegenstand der vorliegenden Offenlegung gemacht sind.

Claims (14)

  1. Halbleitervorrichtung, die einen ersten Transistor und einen zweiten Transistor über einer isolierenden Oberfläche umfasst, wobei der erste Transistor beinhaltet: eine erste Gate-Elektrode über der isolierenden Oberfläche; einen ersten isolierenden Film über der ersten Gate-Elektrode; einen ersten Oxidhalbleiterfilm über dem ersten isolierenden Film; einen zweiten isolierenden Film über dem ersten Oxidhalbleiterfilm; und eine zweite Gate-Elektrode, die den ersten Oxidhalbleiterfilm überlappt, wobei der zweite isolierende Film dazwischen positioniert ist, wobei der erste Oxidhalbleiterfilm einen ersten Bereich, der die erste Gate-Elektrode überlappt, und einen zweiten Bereich in Kontakt mit einem isolierenden Nitridfilm umfasst, wobei der zweite Bereich des ersten Oxidhalbleiterfilms durch eine Öffnung, die sich in dem isolierenden Nitridfilm befindet, in Kontakt mit einem ersten leitenden Film ist, und wobei in einer Kanalquerrichtung des ersten Transistors die erste Gate-Elektrode und die zweite Gate-Elektrode durch eine Öffnung, die sich in dem ersten isolierenden Film und dem zweiten isolierenden Film befindet, miteinander verbunden sind, wobei der zweite Transistor beinhaltet: einen zweiten Oxidhalbleiterfilm über dem ersten isolierenden Film; einen dritten isolierenden Film über dem zweiten Oxidhalbleiterfilm; und eine dritte Gate-Elektrode, die den zweiten Oxidhalbleiterfilm überlappt, wobei der dritte isolierende Film dazwischen positioniert ist, wobei der zweite Oxidhalbleiterfilm einen ersten Bereich, der die dritte Gate-Elektrode überlappt, und einen zweiten Bereich in Kontakt mit dem isolierenden Nitridfilm umfasst, und wobei der zweite Bereich des zweiten Oxidhalbleiterfilms durch eine Öffnung, die sich in dem isolierenden Nitridfilm befindet, in Kontakt mit einem zweiten leitenden Film ist, und wobei sowohl in dem ersten Oxidhalbleiterfilm als auch in dem zweiten Oxidhalbleiterfilm der erste Bereich und der zweite Bereich unterschiedliche Konzentrationen eines Verunreinigungselementes aufweisen.
  2. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei sich ein Atomverhältnis der Metallelemente, die in dem zweiten Oxidhalbleiterfilm enthalten sind, von einem Atomverhältnis der Metallelemente unterscheidet, die in dem ersten Oxidhalbleiterfilm enthalten sind.
  3. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei es sich bei dem Verunreinigungselement um mindestens eines von Wasserstoff, Bor, Kohlenstoff, Stickstoff, Fluor, Aluminium, Silizium, Phosphor, Chlor und einem Edelgaselement handelt.
  4. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei in dem ersten Oxidhalbleiterfilm eine Konzentration eines Verunreinigungselementes in dem zweiten Bereich höher ist als eine Konzentration eines Verunreinigungselementes in dem ersten Bereich, nämlich höher als oder gleich 1 × 1018 Atome/cm3 und niedriger als oder gleich 1 × 1022 Atome/cm3, und wobei in dem zweiten Oxidhalbleiterfilm eine Konzentration eines Verunreinigungselementes in dem zweiten Bereich höher ist als eine Konzentration eines Verunreinigungselementes in dem ersten Bereich, nämlich höher als oder gleich 1 × 1018 Atome/cm3 und niedriger als oder gleich 1 × 1022 Atome/cm3.
  5. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei der erste isolierende Film einen isolierenden Oxidfilm umfasst, von dem durch Erwärmung Sauerstoff abgegeben wird.
  6. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei eine Kanallänge des ersten Transistors größer als oder gleich 1,45 μm und kleiner als oder gleich 2,2 μm ist.
  7. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei sich der erste Transistor in einem Treiberschaltungsabschnitt und der zweite Transistor in einem Pixelabschnitt befinden.
  8. Halbleitervorrichtung, die einen ersten Transistor und einen zweiten Transistor über einer isolierenden Oberfläche umfasst, wobei der erste Transistor beinhaltet: eine erste Gate-Elektrode über der isolierenden Oberfläche; einen ersten isolierenden Film über der ersten Gate-Elektrode; einen ersten Oxidhalbleiterfilm über dem ersten isolierenden Film; einen zweiten isolierenden Film über dem ersten Oxidhalbleiterfilm; und eine zweite Gate-Elektrode, die den ersten Oxidhalbleiterfilm überlappt, wobei der zweite isolierende Film dazwischen positioniert ist, wobei der erste Oxidhalbleiterfilm einen ersten Bereich, der die erste Gate-Elektrode überlappt, und einen zweiten Bereich in Kontakt mit einem isolierenden Nitridfilm umfasst, wobei der zweite Bereich des ersten Oxidhalbleiterfilms durch eine Öffnung, die sich in dem isolierenden Nitridfilm befindet, in Kontakt mit einem ersten leitenden Film ist, und wobei in einer Kanalquerrichtung des ersten Transistors die erste Gate-Elektrode und die zweite Gate-Elektrode durch eine Öffnung, die sich in dem ersten isolierenden Film und dem zweiten isolierenden Film befindet, miteinander verbunden sind, wobei der zweite Transistor beinhaltet: einen zweiten Oxidhalbleiterfilm über dem ersten isolierenden Film; einen dritten isolierenden Film über dem zweiten Oxidhalbleiterfilm; und eine dritte Gate-Elektrode, die den zweiten Oxidhalbleiterfilm überlappt, wobei der dritte isolierende Film dazwischen positioniert ist, wobei der zweite Oxidhalbleiterfilm einen ersten Bereich, der die dritte Gate-Elektrode überlappt, und einen zweiten Bereich in Kontakt mit dem isolierenden Nitridfilm umfasst, und wobei der zweite Bereich des zweiten Oxidhalbleiterfilms durch eine Öffnung, die sich in dem isolierenden Nitridfilm befindet, in Kontakt mit einem zweiten leitenden Film ist, wobei sowohl in dem ersten Oxidhalbleiterfilm als auch in dem zweiten Oxidhalbleiterfilm der erste Bereich und der zweite Bereich unterschiedliche Konzentrationen eines Verunreinigungselementes aufweisen, wobei der erste Oxidhalbleiterfilm eine mehrschichtige Struktur aufweist, die mindestens einen ersten Film und einen zweiten Film umfasst, wobei der erste Film und der zweite Film unterschiedliche Atomverhältnisse der Metallelemente aufweisen, wobei der zweite Oxidhalbleiterfilm eine mehrschichtige Struktur aufweist, die mindestens einen dritten Film und einen vierten Film umfasst, und wobei der dritte Film das gleiche Atomverhältnis der Metallelemente wie der erste Film aufweist und der vierte Film das gleiche Atomverhältnis der Metallelemente wie der zweite Film aufweist.
  9. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 8, wobei in dem ersten Oxidhalbleiterfilm der zweite Film eine Oberseite und eine Seitenfläche des ersten Films bedeckt, und wobei in dem zweiten Oxidhalbleiterfilm der vierte Film eine Oberseite und eine Seitenfläche des dritten Films bedeckt.
  10. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 8, wobei es sich bei dem Verunreinigungselement um mindestens eines von Wasserstoff, Bor, Kohlenstoff, Stickstoff, Fluor, Aluminium, Silizium, Phosphor, Chlor und einem Edelgaselement handelt.
  11. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 8, wobei in dem ersten Oxidhalbleiterfilm eine Konzentration eines Verunreinigungselementes in dem zweiten Bereich höher ist als eine Konzentration eines Verunreinigungselementes in dem ersten Bereich, nämlich höher als oder gleich 1 × 1018 Atome/cm3 und niedriger als oder gleich 1 × 1022 Atome/cm3, und wobei in dem zweiten Oxidhalbleiterfilm eine Konzentration eines Verunreinigungselementes in dem zweiten Bereich höher ist als eine Konzentration eines Verunreinigungselementes in dem ersten Bereich, nämlich höher als oder gleich 1 × 1018 Atome/cm3 und niedriger als oder gleich 1 × 1022 Atome/cm3.
  12. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 8, wobei der erste isolierende Film einen isolierenden Oxidfilm umfasst, von dem durch Erwärmung Sauerstoff abgegeben wird.
  13. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 8, wobei eine Kanallänge des ersten Transistors größer als oder gleich 1,45 μm und kleiner als oder gleich 2,2 μm ist.
  14. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 8, wobei sich der erste Transistor in einem Treiberschaltungsabschnitt und der zweite Transistor in einem Pixelabschnitt befinden.
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