DE112013007566B3

DE112013007566B3 - Halbleitervorrichtung

Info

Publication number: DE112013007566B3
Application number: DE112013007566.0T
Authority: DE
Inventors: Shunpei Yamazaki; Hiroyuki Miyake; Hideaki Shishido; Jun Koyama; Daisuke Matsubayashi; Keisuke Murayama
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 2012-08-03
Filing date: 2013-07-24
Publication date: 2018-02-22
Anticipated expiration: 2033-07-25
Also published as: JP2014194573A; TW201733132A; CN108054175A; KR102354212B1; CN104508549B; TW201411854A; DE112013003841T5; KR20210025703A; US9449996B2; JP5636519B2; KR20150040873A; US20160336355A1; US20140034954A1; CN104508549A; WO2014021356A1; TWI595667B; US9941309B2; TWI652828B; JP2014063141A

Abstract

Halbleitervorrichtung, die Folgendes umfasst: ein Substrat (102); eine Gate-Elektrode (107, 107a) und eine Kondensatorleitung (115) über dem Substrat, in nicht-überlappenden Bereichen; eine Gate-Isolierschicht (127, 227) über dem Substrat, der Gate-Elektrode und der Kondensatorleitung; eine erste Isolierschicht (131, 231) über der Gate-Isolierschicht; eine zweite Isolierschicht (132, 232) über der ersten Isolierschicht; eine Pixelelektrode (121, 221) über der zweiten Isolierschicht; einen Transistor (103), der Folgendes umfasst: die Gate-Elektrode (107); die Gate-Isolierschicht (127, 227) über der Gate-Elektrode; und eine Halbleiterschicht (111), die über der Gate-Isolierschicht vorgesehen ist und die Gate-Elektrode überlappt, wobei die Halbleiterschicht elektrisch mit der Pixelelektrode verbunden ist; und einen Kondensator (205), der Folgendes umfasst: eine lichtdurchlässige Halbleiterschicht (119), die elektrisch leitfähig ist, als eine erste Kondensatorelektrode über der Gate-Isolierschicht (127, 227); die zweite Isolierschicht (131, 232) als eine dielektrische Kondensatorschicht über der ersten Kondensatorelektrode; und die Pixelelektrode (121, 221) als eine zweite Kondensatorelektrode über der zweiten Isolierschicht; wobei die Gate-Isolierschicht (127, 227), die erste Isolierschicht (131, 231) und die zweite Isolierschicht (132, 232) mit der Halbleiterschicht (111) überlappen, wobei eine geschichtete Struktur umfassend die Gate-Isolierschicht (127, 227), die erste Isolierschicht (131, 231) und die zweite Isolierschicht (132, 232) zwischen der Kondensatorleitung (115) und der Pixelelektrode (121, 221) vorgesehen ist, und wobei die zweite Kondensatorelektrode auf und in direktem Kontakt mit der zweiten Isolierschicht (132, 232) angeordnet ist, und wobei die zweite Isolierschicht (132, 232) auf und in direktem Kontakt mit der ersten Kondensatorelektrode angeordnet ist.

Description

Technisches Gebiet
Die in dieser Spezifikation offenbarte Erfindung und Ähnliches bezieht sich auf eine Halbleitervorrichtung.
Stand der Technik
In den letzten Jahren haben sich Flachbildanzeigevorrichtungen wie z. B. Flüssigkristallanzeigevorrichtungen (LCDs) weit verbreitet. In jedem der Pixel, die in der Zeilenrichtung und in der Spaltenrichtung in einer Anzeigevorrichtung wie z. B. einer Flachbildanzeigevorrichtung vorgesehen sind, sind ein Transistor, der als ein Schaltelement dient, ein Flüssigkristallelement, das mit dem Transistor elektrisch verbunden ist, und ein Kondensator, der parallel mit dem Flüssigkristallelement verbunden ist, vorgesehen.
Als ein Halbleitermaterial einer Halbleiterschicht des Transistors wird im Allgemeinen ein Siliziumhalbleiter wie z. B. amorphes Silizium oder Polysilizium (polykristallines Silizium) verwendet.
Metalloxide, die Halbleitereigenschaften aufweisen (nachstehend als Oxidhalbleiter bezeichnet), können für Halbleiterschichten in Transistoren verwendet werden. Beispielsweise sind Techniken zum Bilden von Transistoren unter Verwendung von Zinkoxid oder in einem In-Ga-Zn-basierten Oxidhalbleiter offenbart (siehe Patentdokumente 1 und 2).
[Referenzen]

[Patentdokument 1] Japanische veröffentlichte Patentschrift Nr. 2007-123861
[Patentdokument 2] Japanische veröffentlichte Patentschrift Nr. 2007-096055

Aus der US 2012/0062811 A1 ist eine Flüssigkristallanzeige bekannt, welche einen gewünschten Speicherkondensator in einem Pixel ermöglicht, ohne dass das Öffnungsverhältnis aufgrund von Änderungen der Rahmenfrequenz verringert wird.
Die US 2009/0141203 A1 beschreibt ein Anzeigegerät, welches mindestens einen Dünnfilmtransistor und mindestens einen Kondensator aufweist.
Aus der US 2012/0138932 A1 ist eine Pixelstruktur bekannt, die ein Öffnungsverhältnis aufrechterhalten kann. Die Pixelstruktur umfasst einen Transistor und einen Kondensator.
Die US 2011/0006302 A1 beschreibt ein Anzeigegerät, welches einen Dünnfilmtransistor enthält, welcher ein hohen Öffnungsverhältnis und stabile elektrische Eigenschaften besitzt.
Die US 4 582 395 A beschreibt eine aktive Matrixanordnung für eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung, die ein MIS(Metall-Isolator-Halbleiter)-Transistor-Array verwendet.
Offenbarung der Erfindung
In einem Kondensator ist eine dielektrische Schicht zwischen einem Paar von Elektroden, von denen in vielen Fällen wenigstens eine unter Verwendung einer lichtundurchlässigen Schicht, die teilweise als eine Gate-Elektrode, eine Source-Elektrode, eine Drain-Elektrode oder Ähnliches eines Transistors dient, gebildet ist.
Wenn die Kapazität des Kondensators erhöht wird, kann eine Zeitspanne, in der die Ausrichtung der Flüssigkristallmoleküle eines Flüssigkristallelements konstant in einem Zustand gehalten werden kann, wenn ein elektrisches Feld angelegt ist, verlängert werden. Wenn die Zeitspanne in einer Anzeigevorrichtung, die ein Standbild anzeigt, verlängert werden kann, kann die Anzahl des erneuten Schreibens der Bilddaten reduziert sein, was zu einer Reduzierung des Stromverbrauchs führt.
Eines der Verfahren zum Erhöhen der Ladungskapazität eines Kondensators ist es, die Fläche zu vergrößern, die durch den Kondensator besetzt ist, insbesondere die Fläche eines Abschnitts zu vergrößern, in dem sich ein Paar von Elektroden gegenseitig überlappt. Wenn jedoch die Fläche einer lichtundurchlässigen leitenden Schicht vergrößert wird, um die Fläche eines Abschnitts zu vergrößern, in dem sich ein Paar von Elektroden gegenseitig überlappt, wird das Öffnungsverhältnis eines Pixels erniedrigt und somit die Anzeigequalität eines Bildes herabgesetzt.
An Anbetracht der vorstehenden Probleme ist es ein Ziel einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, eine Halbleitervorrichtung bereitzustellen, die einen Kondensator mit gesteigerter Ladungskapazität enthält und die ein hohes Öffnungsverhältnis aufweist.
Dieses Ziel wird durch eine Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 1 erreicht. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Eine lichtdurchlässige Halbleiterschicht kann unter Verwendung eines Oxidhalbleiters gebildet sein. Das liegt daran, dass ein Oxidhalbleiter eine Energielücke der Breite von 3,0 eV oder größer und eine hohe Durchlässigkeit für sichtbares Licht aufweist.
In dem Fall, wenn eine Halbleiterschicht, die in einem Schritt des Bildens der in dem Transistor enthaltenen Halbleiterschicht gebildet ist, als eine Elektrode des Kondensators verwendet wird, kann die Leitfähigkeit der Halbleiterschicht vergrößert sein. Es ist beispielsweise vorzuziehen, eine oder mehrere Elemente, die aus Bor, Stickstoff, Fluor, Aluminium, Phosphor, Arsen, Indium, Zinn, Antimon und einem Edelgaselement ausgewählt sind, der Halbleiterschicht hinzuzufügen. Ein Ionenimplantationsverfahren, ein Ionendotierungsverfahren oder Ähnliches kann eingesetzt werden, um das Element der Halbleiterschicht hinzuzufügen. Alternativ kann die Halbleiterschicht einem Plasma ausgesetzt werden, das das Element enthält, um das Element hinzuzufügen. In diesem Fall ist die Leitfähigkeit der Halbleiterschicht, die als eine Elektrode des Kondensators dient, größer als oder gleich 10 S/cm und kleiner als oder gleich als 1000 S/cm, vorzugswiese größer als oder gleich 100 S/cm und kleiner als oder gleich als 1000 S/cm.
Mit der vorstehenden Struktur ist der Kondensator lichtdurchlässig und kann somit groß (in einer großen Fläche) in einem Pixelbereich außer in einem Abschnitt, in dem Transistoren in dem Pixel gebildet sind, gebildet sein. Aus diesem Grund kann die Halbleitervorrichtung eine erhöhte Ladungskapazität aufweisen, während das Öffnungsverhältnis verbessert ist. Dementsprechend kann die Halbleitervorrichtung eine hervorragende Anzeigequalität aufweisen.
In dem Fall, wenn in dem Kondensator die Isolierschicht, die über der in dem Transistor enthaltenen Halbleiterschicht vorgesehen ist, eine geschichtete Struktur aus einer Oxidisolierschicht und einer Nitridisolierschicht aufweist, wird nur ein Abschnitt der Oxidisolierschicht in einem Bereich, in dem der Kondensator gebildet ist, entfernt, nachdem die Oxidisolierschicht gebildet ist, wodurch die dielektrische Schicht des Kondensators eine Einzelschichtstruktur aus der Nitridisolierschicht aufweisen kann. Mit anderen Worten ist die Nitridisolierschicht in Kontakt mit einer Oxidhalbleiterschicht, die als das Elektrodenpaar des Kondensators dient, wodurch Defektzustände (Grenzflächenzustände) an der Grenzfläche zwischen der Nitridisolierschicht und der Oxidhalbleiterschicht oder Stickstoff, der in der Nitridisolierschicht enthalten ist, in die Oxidhalbleiterschicht diffundieren, was zu einer Erhöhung der Leitfähigkeit der Oxidhalbleiterschicht führt. Ferner kann die Dicke der dielektrischen Schicht reduziert sein; deshalb kann eine Erhöhung der Ladungskapazität des Kondensators erreicht werden.
Wenn die Nitridisolierschicht in Kontakt mit der Halbleiterschicht in dem Kondensator ist, wie vorstehend beschrieben, kann ein Schritt des Hinzufügens eines Elements, das die Leitfähigkeit erhöht, zu der Halbleiterschicht durch ein Ionenimplantationsverfahren, ein Ionendotierungsverfahren oder Ähnliches ausgelassen werden; damit kann der Ertrag der Halbleitervorrichtung gesteigert und ihre Herstellungskosten reduziert werden.
In dem Fall, wenn die in dem Transistor enthaltene Halbleiterschicht eine Oxidhalbleiterschicht ist und die Isolierschicht über der Halbleiterschicht eine übereinander geschichtete Oxidisolierschicht und Nitridisolierschicht ist, ist die Oxidisolierschicht vorzugsweise weniger wahrscheinlich stickstoffdurchlässig, das heißt die Oxidisolierschicht weist vorzugsweise eine Sperreigenschaft gegen Stickstoff auf.
Mit der vorstehenden Struktur kann verhindert werden, dass Stickstoff und/oder Wasserstoff in die Oxidhalbleiterschicht als die in dem Transistor enthaltene Halbleiterschicht diffundieren, so dass Variationen in den elektrischen Eigenschaften des Transistors unterdrückt werden können.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
In den begleitenden Zeichnungen sind:
1A eine Darstellung einer Halbleitervorrichtung eines nicht zur vorliegenden Erfindung gehörenden Beispiels und die 1B und 1C Schaltpläne, wovon jeder ein Pixel darstellt;
2 eine Draufsicht, die eine Halbleitervorrichtung eines nicht zur vorliegenden Erfindung gehörenden Beispiels darstellt;
3 eine Querschnittsansicht, die eine Halbleitervorrichtung eines nicht zur vorliegenden Erfindung gehörenden Beispiels darstellt;
4A und 4B Querschnittsansichten, die ein Herstellungsverfahren einer Halbleitervorrichtung eines nicht zur vorliegenden Erfindung gehörenden Beispiels darstellen;
5A und 5B Querschnittsansichten, die das Herstellungsverfahren einer Halbleitervorrichtung eines nicht zur vorliegenden Erfindung gehörenden Beispiels darstellen;
6 eine Draufsicht, die eine Halbleitervorrichtung eines nicht zur vorliegenden Erfindung gehörenden Beispiels darstellt;
7 eine Querschnittsansicht, die eine Halbleitervorrichtung eines nicht zur vorliegenden Erfindung gehörenden Beispiels darstellt;
8 eine Querschnittsansicht, die eine Halbleitervorrichtung eines nicht zur vorliegenden Erfindung gehörenden Beispiels darstellt;
9 eine Draufsicht, die eine Halbleitervorrichtung eines nicht zur vorliegenden Erfindung gehörenden Beispiels darstellt;
10A und 10B Querschnittsansichten, die die Halbleitervorrichtung eines nicht zur vorliegenden Erfindung gehörenden Beispiels darstellen;
11 eine Draufsicht, die eine Halbleitervorrichtung eines nicht zur vorliegenden Erfindung gehörenden Beispiels darstellt;
12 eine Querschnittsansicht, die die Halbleitervorrichtung eines nicht zur vorliegenden Erfindung gehörenden Beispiels darstellt;
13 eine Draufsicht, die eine Halbleitervorrichtung eines nicht zur vorliegenden Erfindung gehörenden Beispiels darstellt;
14 eine Querschnittsansicht, die eine Halbleitervorrichtung eines nicht zur vorliegenden Erfindung gehörenden Beispiels darstellt;
15 eine Querschnittsansicht, die eine Halbleitervorrichtung eines nicht zur vorliegenden Erfindung gehörenden Beispiels darstellt;
16 eine Draufsicht, die eine Halbleitervorrichtung eines nicht zur vorliegenden Erfindung gehörenden Beispiels darstellt;
17 eine Draufsicht, die eine Halbleitervorrichtung eines nicht zur vorliegenden Erfindung gehörenden Beispiels darstellt;
18 eine Querschnittsansicht, die eine Halbleitervorrichtung eines nicht zur vorliegenden Erfindung gehörenden Beispiels darstellt;
19 eine Querschnittsansicht, die eine Halbleitervorrichtung eines nicht zur vorliegenden Erfindung gehörenden Beispiels darstellt;
20 eine Draufsicht, die eine Halbleitervorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
21 eine Querschnittsansicht, die eine Halbleitervorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
22A und 22B Querschnittsansichten, die ein Herstellungsverfahren einer Halbleitervorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellen;
23A und 23B Querschnittsansichten, die ein Herstellungsverfahren einer Halbleitervorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellen;
24 eine Querschnittsansicht, die eine Halbleitervorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
25 eine Draufsicht, die eine Halbleitervorrichtung eines nicht zur vorliegenden Erfindung gehörenden Beispiels darstellt;
26 eine Querschnittsansicht, die eine Halbleitervorrichtung eines nicht zur vorliegenden Erfindung gehörenden Beispiels darstellt;
27A und 27B Querschnittsansichten, die ein Herstellungsverfahren einer Halbleitervorrichtung eines nicht zur vorliegenden Erfindung gehörenden Beispiels darstellen;
28A und 28B Querschnittsansichten, die das Herstellungsverfahren einer Halbleitervorrichtung eines nicht zur vorliegenden Erfindung gehörenden Beispiels darstellen;
29 eine Querschnittsansicht, die eine Halbleitervorrichtung eines nicht zur vorliegenden Erfindung gehörenden Beispiels darstellt;
30A bis 30C Draufsichten, von denen jede eine Halbleitervorrichtung eines nicht zur vorliegenden Erfindung gehörenden Beispiels darstellt;
31A und 31B Querschnittsansichten, von denen jede eine Halbleitervorrichtung eines nicht zur vorliegenden Erfindung gehörenden Beispiels darstellt;
32A und 32B eine Querschnittsansicht und eine Draufsicht, die eine Halbleitervorrichtung eines nicht zur vorliegenden Erfindung gehörenden Beispiels darstellen, und ist 32C eine Querschnittsansicht, die eine Halbleitervorrichtung eines nicht zur vorliegenden Erfindung gehörenden Beispiels darstellt;
33A bis 33C Darstellungen elektronischer Vorrichtungen, wobei in jeder davon eine Halbleitervorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet ist;.
34A bis 34C Darstellungen einer elektronischen Vorrichtung, in der eine Halbleitervorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet ist;
35 eine Draufsicht, die eine Halbleitervorrichtung eines nicht zur vorliegenden Erfindung gehörenden Beispiels darstellt;
36A und 36B Querschnittsansichten, von denen jede eine Halbleitervorrichtung eines nicht zur vorliegenden Erfindung gehörenden Beispiels darstellt;
37 eine Draufsicht, die eine Halbleitervorrichtung eines nicht zur vorliegenden Erfindung gehörenden Beispiels darstellt;
38 ein Diagramm, das einen Kondensator, der in einer Halbleitervorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthalten ist, zeigt;
39A und 39B jeweils Darstellungen eines Betriebsverfahrens eines Kondensators, der in einer Halbleitervorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthalten ist;
40A und 40B Draufsichten, die eine Halbleitervorrichtung eines nicht zur vorliegenden Erfindung gehörenden Beispiels darstellen;
41 eine Querschnittsansicht, die eine Halbleitervorrichtung eines nicht zur vorliegenden Erfindung gehörenden Beispiels darstellt;
42 eine Querschnittsansicht, die die Struktur eines Transistors, der zur Berechnung verwendet wird, darstellt;
43A und 43B Querschnittsansichten, von denen jede Äquipotentialkurven eines Transistors, die durch Berechnung erhalten sind, darstellt;
44A und 44B Diagramme, von denen jedes Strom-Spannungs-Kurven eines Transistors, die durch Berechnung erhalten sind, darstellt;
45 eine Darstellung eines Anzeigebildes einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung dar;
46 eine Draufsicht, die eine Halbleitervorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
47 eine Querschnittsansicht, die eine Halbleitervorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt; und
48 eine Draufsicht, die eine Halbleitervorrichtung eines nicht zur vorliegenden Erfindung gehörenden Beispiels darstellt.
Beste Art für die Ausführung der Erfindung
Nachstehend werden Ausführungsformen und ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen genau beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die nachstehende Beschreibung eingeschränkt, und es ist durch Fachleute leicht zu verstehen, das Art und Weise und Einzelzeiten, die hier offenbart sind, auf verschiedene Arten modifiziert werden können. Zusätzlich wird die vorliegende Erfindung nicht so gedeutet, dass sie auf die folgenden Beschreibungen der Ausführungsformen und das Beispiel beschränkt ist.
Es wird darauf hingewiesen, dass in Strukturen der nachstehend beschriebenen vorliegenden Erfindung dieselben Abschnitte oder Abschnitte, die ähnliche Funktionen aufweisen, in verschiedenen Zeichnungen durch gemeinsame Bezugszeichen bezeichnet sind und ihre Beschreibungen nicht wiederholt werden. Ferner wird dasselbe Schraffierungsmuster auf Abschnitte, die ähnliche Funktonen aufweisen, angewandt, und die Abschnitte sind in einigen Fällen nicht durch Bezugszeichen besonders bezeichnet.
Es wird darauf hingewiesen, dass in jeder Zeichnung, die in dieser Spezifikation beschrieben ist, die Größe, die Schichtdicke oder der Bereich jeder Komponente in einigen Fällen zur Verdeutlichung übertrieben ist.
Deshalb sind die Ausführungsformen und das Beispiel der vorliegenden Erfindung nicht auf solche Maßstäbe in den Zeichnungen beschränkt.
Es wird darauf hingewiesen, dass die Ordinalzahlen wie z. B. ”erste”, ”zweite” und Ähnliches in dieser Spezifikation und Ähnliches zur Vereinfachung verwendet werden und nicht die Reihenfolge von Schritten oder die Schichtungsreihenfolge der Schichten bezeichnen. Zusätzlich bezeichnen die Ordinalzahlen in dieser Spezifikation und Ähnliches nicht spezielle Namen, die die vorliegende Erfindung spezifizieren.
Funktionen einer ”Source” und einer ”Drain” in der vorliegenden Erfindung werden manchmal durch die andere ersetzt, beispielsweise wenn die Richtung des Stromflusses im Schaltungsbetrieb geändert wird. Deshalb können die Begriffe ”Source” und ”Drain” in dieser Spezifikation miteinander vertauscht werden.
Es wird darauf hingewiesen, dass sich eine Spannung auf eine Differenz zwischen Potentialen zweier Punkte bezieht und sich ein Potential auf die elektrostatische Energie (elektrische Potentialenergie) einer Elementarladung an einem gegebenen Punkt in einem elektrostatischen Feld bezieht. Es wird darauf hingewiesen, dass im Allgemeinen eine Differenz zwischen einem Potential eines Punkts und eines Referenzpotentials (z. B. einem Erdpotential) lediglich als ein Potential oder eine Spannung bezeichnet ist und ein Potential und eine Spannung in vielen Fällen als Synonyme verwendet sind. Somit kann in dieser Spezifikation ein Potential als eine Spannung ausgedrückt sein, und eine Spannung kann als ein Potential ausgedrückt sein, wenn nicht anders angegeben.
In dieser Spezifikation wird in dem Fall, wenn eine Ätzbehandlung nach einer Photolithographiebehandlung ausgeführt wird, eine Maske, die in der Photolithographiebehandlung gebildet ist, nach der Ätzbehandlung entfernt.
(Beispiel 1)
In diesem Beispiel wird eine Halbleitervorrichtung beschrieben, die nicht unter die vorliegende Erfindung fällt. Es wird darauf hingewiesen, dass in diesem Beispiel eine Halbleitervorrichtung unter Verwenden einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung als Beispiel beschrieben wird.
<Struktur der Halbleitervorrichtung>
1A stellt ein Beispiel einer Halbleitervorrichtung dar. Die Halbleitervorrichtung in 1A enthält einen Pixelabschnitt 100, eine Abtastleitungstreiberschaltung 104, eine Signalleitungstreiberschaltung 106, m Abtastleitungen 107, die parallel oder im Wesentlichen parallel angeordnet sind und deren Potentiale durch die Abtastleitungstreiberschaltung 104 gesteuert werden, und n Signalleitungen 109, die parallel oder im Wesentlichen parallel angeordnet sind und deren Potentiale durch die Signalleitungstreiberschaltung 106 gesteuert werden. Ferner enthält der Pixelabschnitt 100 mehrere Pixel 101, die in einer Matrix angeordnet sind. Darüber hinaus sind Kondensatorleitungen 115, die parallel oder im Wesentlichen parallel angeordnet sind, entlang der Abtastleitungen 107 vorgesehen. Es wird darauf hingewiesen, dass die Kondensatorleitungen 115 parallel oder im Wesentlichen parallel entlang der Signalleitungen 109 angeordnet sein können.
Jede Abtastleitung 107 ist mit den n Pixeln 101 in der entsprechenden Zeile aus den Pixeln 101, die in m Zeilen und n Spalten in dem Pixelabschnitt 100 angeordnet sind, elektrisch verbunden. Jede Signalleitung 109 ist mit den m Pixeln 101 in der entsprechenden Spalte aus den Pixeln 101, die in m Zeilen und n Spalten angeordnet sind, elektrisch verbunden. Es wird darauf hingewiesen, dass m und n jeweils eine Ganzzahl aus 1 oder größer ist. Jede Kondensatorleitung 115 ist mit den n Pixeln 101 in der entsprechenden Zeile aus den Pixeln 101, die in m Zeilen und n Spalten angeordnet sind, elektrisch verbunden. Es wird darauf hingewiesen, dass in dem Fall, wenn die Kondensatorleitungen 115 parallel oder im Wesentlichen parallel entlang der Signalleitungen 109 angeordnet sind, jede Kondensatorleitung 115 mit den m Pixeln 101 in der entsprechenden Spalte aus den Pixeln 101, die in m Zeilen und n Spalten angeordnet sind, elektrisch verbunden ist.
1B ist ein Beispiel eines Schaltungsdiagramms des Pixels 101, das in der in 1A dargestellten Halbleitervorrichtung enthalten ist. Das Pixel 101 in 18 enthält einen Transistor 103, der mit der Abtastleitung 107 und der Signalleitung 109 elektrisch verbunden ist, einen Kondensator 105, dessen eine Elektrode mit einer Drain-Elektrode des Transistors 103 elektrisch verbunden ist und dessen andere Elektrode mit der Kondensatorleitung 115, die ein konstantes Potential anlegt, elektrisch verbunden ist, und ein Flüssigkristallelement 108. Eine Pixelelektrode des Flüssigkristallelements 108 ist mit der Drain-Elektrode des Transistors 103 und der einen Elektrode des Kondensators 105 elektrisch verbunden, und eine Elektrode (Gegenelektrode), die der Pixelelektrode gegenüber liegt, ist mit einer Verdrahtung, die ein gemeinsames Potential anlegt, elektrisch verbunden.
Das Flüssigkristallelement 108 ist ein Element, das die Durchlässigkeit für Licht durch einen optischen Modulationsvorgang des Flüssigkristalls steuert, der zwischen einem Substrat, das mit dem Transistor 103 und der Pixelelektrode bereitgestellt ist, und einem Substrat, das mit der Gegenelektrode bereitgestellt ist, eingeschoben ist. Der optische Modulationsvorgang des Flüssigkristalls ist durch ein elektrisches Feld gesteuert, das an den Flüssigkristall angelegt ist (und das ein vertikales elektrisches Feld und ein diagonales elektrisches Feld enthält). In dem Fall, wenn eine Gegenelektrode (auch als eine gemeinsame Elektrode bezeichnet) über dem Substrat, wo die Pixelelektrode vorgesehen ist, vorgesehen ist, ist ein elektrisches Feld, das an den Flüssigkristall angelegt ist, ein transversales elektrisches Feld.
Als Nächstes wird ein spezifisches Beispiel des Pixels 101 der Flüssigkristallanzeigevorrichtung beschrieben. 2 ist eine Draufsicht des Pixels 101. Es wird darauf hingewiesen, dass in 2 die Gegenelektrode und das Flüssigkristallelement weggelassen sind.
In 2 ist die Abtastleitung 107 so vorgesehen, dass sie sich in der Richtung senkrecht oder im Wesentlichen senkrecht zu der Signalleitung 109 (in der horizontalen Richtung in der Zeichnung) erstreckt. Die Signalleitung 109 ist so vorgesehen, dass sie sich in der Richtung senkrecht oder im Wesentlichen senkrecht zu der Abtastleitung 107 (in der vertikalen Richtung in der Zeichnung) erstreckt. Die Kondensatorleitung 115 ist so vorgesehen, dass sie sich in der Richtung parallel zu der Abtastleitung 107 erstreckt. Die Abtastleitung 107 und die Kondensatorleitung 115 sind mit der Abtastleitungstreiberschaltung 104 elektrisch verbunden (siehe 1A), und die Signalleitung 109 ist mit der Signalleitungstreiberschaltung 106 elektrisch verbunden (siehe 1A).
Der Transistor 103 ist in einem Bereich vorgesehen, in dem sich die Abtastleitung 107 und die Signalleitung 109 kreuzen. Der Transistor 103 enthält wenigstens eine Halbleiterschicht 111, die einen Kanalbildungsbereich enthält, eine Gate-Elektrode, eine Gate-Isolierschicht (in 2 nicht gezeigt), eine Source-Elektrode und eine Drain-Elektrode. Ein Abschnitt der Abtastleitung 107, der mit der Halbleiterschicht 111 überlappt, arbeitet als die Gate-Elektrode des Transistors 103. Ein Abschnitt der Signalleitung 109, der mit der Halbleiterschicht 111 überlappt, arbeitet als die Source-Elektrode des Transistors 103. Ein Abschnitt einer leitenden Schicht 113, der mit der Halbleiterschicht 111 überlappt, arbeitet als die Drain-Elektrode des Transistors 103. Somit können die Gate-Elektrode, die Source-Elektrode und die Drain-Elektrode als die Abtastleitung 107, die Signalleitung 109 bzw. die leitende Schicht 113 bezeichnet werden. Ferner ist in 2 ein Rand der Abtastleitung 107 an der Außenseite eines Rands der Halbleiterschicht von oben gesehen. Somit arbeitet die Abtastleitung 107 als eine lichtundurchlässige Schicht, die Licht von einer Lichtquelle wie z. B. einer Hintergrundbeleuchtung sperrt. Aus diesem Grund wird die in dem Transistor enthaltene Halbleiterschicht 111 nicht mit Licht bestrahlt, so dass Variationen in den elektrischen Eigenschaften des Transistors reduziert sein können.
Ferner kann ein unter geeigneten Bedingungen verarbeiteter Oxidhalbleiter signifikant den Sperrstrom eines Transistors reduzieren; deshalb wird ein solcher Oxidhalbleiter für die Halbleiterschicht 111 verwendet. Somit kann der Stromverbrauch einer Halbleitervorrichtung reduziert sein.
Die leitende Schicht 113 ist mit einer Pixelelektrode 121, die unter Verwendung einer lichtdurchlässigen leitenden Schicht gebildet ist, durch eine Öffnung 117 verbunden. In 2 ist das Schraffierungsmuster der Pixelelektrode 121 nicht dargestellt.
Der Kondensator 105 ist in einem Bereich des Pixels 101 vorgesehen und befindet sich an den Innenseiten der Kondensatorleitungen 115 und der Signalleitungen 109. Der Kondensator 105 ist mit der Kondensatorleitung 115 durch eine leitende Schicht 125, die in und über einer Öffnung 123 vorgesehen ist, elektrisch verbunden. Der Kondensator 105 enthält eine Halbleiterschicht 119, die einen Oxidhalbleiter enthält, die Pixelelektrode 121 und eine Isolierschicht (in 2 nicht dargestellt), die als eine dielektrische Schicht über dem Transistor 103 gebildet ist. Die Halbleiterschicht 119, die Pixelelektrode 121 und die dielektrische Schicht sind lichtdurchlässig; dementsprechend ist der Kondensator 105 lichtdurchlässig.
Dank der lichtdurchlässigen Eigenschaft der Halbleiterschicht 119 kann der Kondensator 105 in dem Pixel 101 groß (in einer großen Fläche) gebildet sein. Somit kann eine Halbleitervorrichtung erhalten werden, die eine erhöhte Ladungskapazität aufweist, während das Öffnungsverhältnis auf typischerweise 55% oder mehr, vorzugsweise 60% oder mehr verbessert ist. Beispielsweise ist in einer Halbleitervorrichtung mit einer hohen Auflösung wie z. B. einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung die Fläche eines Pixels klein, und somit ist die Fläche eines Kondensators ebenfalls klein. Aus diesem Grund ist die Ladungskapazität, die in dem Kondensator gespeichert ist, klein. Da jedoch der Kondensator 105 lichtdurchlässig ist, wenn er in einem Pixel vorgesehen ist, kann genug Ladungskapazität in dem Pixel erhalten werden, und das Öffnungsverhältnis kann verbessert sein. Typischerweise kann der Kondensator 105 vorteilhaft in einer hochauflösenden Halbleitervorrichtung mit einer Pixeldichte von 200 ppi oder größer oder darüber hinaus 300 ppi oder größer verwendet werden. Ferner kann das Öffnungsverhältnis selbst in einer Anzeigevorrichtung mit hoher Auflösung verbessert sein, was es ermöglicht, Licht aus einer Lichtquelle wie z. B. einem Hintergrundlicht effizient zu verwenden, so dass der Stromverbrauch der Anzeigevorrichtung reduziert sein kann.
Hier werden die Eigenschaften eines Transistors, der einen Oxidhalbleiter enthält, beschrieben. Der Transistor, der einen Oxidhalbleiter enthält, ist ein n-Kanal-Transistor. Ferner können Ladungsträger aufgrund von Sauerstofflücken in dem Oxidhalbleiter erzeugt werden, die die elektrischen Eigenschaften und die Zuverlässigkeit des Transistors herabsetzen können. Beispielsweise wird in einigen Fällen die Schwellenspannung des Transistors in die negative Richtung verschoben, und ein Drain-Strom fließt, wenn die Gate-Spannung 0 V ist. Ein Transistor, in dem Drain-Strom fließt, wenn die Gate-Spannung 0 V ist, wird als ein normalerweise angeschalteter Transistor bezeichnet, während ein Transistor, in dem im Wesentlichen kein Drain-Strom fließt, wenn die Gate-Spannung 0 V ist, als ein normalerweise abgeschalteter Transistor bezeichnet wird.
In Anbetracht des Vorstehenden ist es vorzuziehen, dass Defekte in einer Oxidhalbleiterschicht als der Halbleiterschicht 111, typischerweise Sauerstofflücken, so weit wie möglich reduziert sind, wenn ein Oxidhalbleiter für die Halbleiterschicht 111 verwendet wird. Beispielsweise ist es vorzuziehen, dass die Spin-Dichte der Oxidhalbleiterschicht (die Dichte von Defekten in der Oxidhalbleiterschicht) bei einem g-Wert von 1,93 in Elektronenspinresonanzspektroskopie, in der ein Magnetfeld parallel zu der Schichtoberfläche angelegt wird, reduziert ist, so dass sie niedriger als oder gleich der der unteren Detektionsgrenze der Messvorrichtung ist. Wenn die Defekte, für die Sauerstofflücken typisch sind, in der Oxidhalbleiterschicht so weit wie möglich reduziert sind, kann verhindert werden, dass der Transistor 103 normalerweise angeschaltet ist, was zu Verbesserungen in den elektrischen Eigenschaften und der Zuverlässigkeit einer Halbleitervorrichtung führt.
Die Verschiebung der Schwellenspannung eines Transistors in die negative Richtung wird durch Wasserstoff (einschließlich einer Wasserstoffverbindung wie z. B. Wasser), der in einem Oxidhalbleiter in einigen Fällen enthalten ist, und auch durch Sauerstofflücken verursacht. Wasserstoff, der in dem Oxidhalbleiter enthalten ist, reagiert mit Sauerstoff, der an ein Metallatom gebunden ist, so dass Wasser entsteht, und zusätzlich werden Lücken (auch als Sauerstofflücken bezeichnet) in einem Gitter, aus dem der Sauerstoff freigesetzt wird (oder einem Abschnitt, aus dem Sauerstoff entfernt wird), gebildet. Zusätzlich verursacht die Reaktion eines Teils des Wasserstoffs und Sauerstoffs das Erzeugen von Elektronen, die als Ladungsträger dienen. Somit ist es wahrscheinlich, dass ein Transistor, der einen Oxidhalbleiter enthält, der Wasserstoff enthält, normalerweise angeschaltet ist.
In Anbetracht des Vorstehenden ist es, wenn ein Oxidhalbleiter als die Oxidhalbleiterschicht 111 verwendet wird, vorzuziehen, dass Wasserstoff in der Oxidhalbleiterschicht als der Halbleiterschicht 111 so weit wie möglich reduziert ist. Insbesondere ist die Konzentration von Wasserstoff in der Halbleiterschicht 111, die durch Sekundärionen-Massenspektrometrie (SIMS) gemessen wird, niedriger als 5 × 10¹⁸ Atome/cm³, vorzugsweise niedriger als oder gleich 1 × 10¹⁸ Atome/cm³, oder weiter vorzuziehen niedriger als oder gleich 5 × 10¹⁷ Atome/cm³, noch weiter vorzuziehen niedriger als oder gleich 1 × 10¹⁶ Atome/cm³ eingestellt ist.
Die Konzentration von Alkalimetallen oder Erdalkalimetallen in der Halbleiterschicht 111, die durch Sekundärionen-Massenspektrometrie (SIMS) gemessen wird, wird auf niedriger als oder gleich 1 × 10¹⁸ Atome/cm³ eingestellt, vorzugsweise auf niedriger oder gleich 2 × 10¹⁶ Atome/cm³ eingestellt. Das geschieht deshalb, weil ein Alkalimetall oder ein Erdalkalimetall Ladungsträger erzeugen könnte, wenn es an einen Oxidhalbleiter gebunden ist, wobei in diesem Fall der Sperrstrom des Transistors 103 erhöht werden könnte.
Ferner, wenn Stickstoff in der Oxidhalbleiterschicht als der Halbleiterschicht 111 enthalten ist, werden Elektronen, die als Ladungsträger dienen, erzeugt, und die Ladungsträgerdichte steigt an, so dass die Oxidhalbleiterschicht leicht zum n-Typ wird. Somit ist es wahrscheinlich, dass ein Transistor, der einen Oxidhalbleiter enthält, der Stickstoff enthält, normalerweise angeschaltet ist. Aus diesem Grund wird Stickstoff in der Oxidhalbleiterschicht vorzugsweise so weit wie möglich reduziert; die Konzentration von Stickstoff wird vorzugsweise beispielsweise auf nieder als oder gleich 5 × 10¹⁸ Atome/cm³ eingestellt.
Wenn eine solche Oxidhalbleiterschicht, die hochgereinigt ist durch Reduzieren von Verunreinigungen (wie z. B. Wasserstoff, Stickstoff, ein Alkalimetall und ein Erdalkalimetall) so weit wie möglich als die Halbleiterschicht 111 verwendet wird, kann verhindert werden, dass der Transistor 103 normalerweise angeschaltet ist, so dass der Sperrstrom des Transistors 103 erheblich reduziert sein kann. Deshalb kann eine Halbleitervorrichtung, die vorteilhafte elektrische Eigenschaften aufweist, hergestellt werden. Ferner kann eine hoch zuverlässige Halbleitervorrichtung hergestellt werden.
Verschiedene Experimente können den niedrigen Sperrstrom eines Transistors, der eine hochgereinigte Oxidhalbleiterschicht enthält, nachweisen. Beispielsweise kann, selbst wenn ein Element eine Kanalbreite von 1 × 10⁶ μm und eine Kanallänge (L) von 10 μm aufweist, der Sperrstrom kleiner als oder gleich der Messgrenze eines Halbleiterparameteranalysators sein, d. h. kleiner als oder gleich 1 × 10^-13 A, bei einer Spannung (Drain-Spannung) zwischen einer Source-Elektrode und einer Drain-Elektrode von 1 V bis 10 V. In diesem Fall ist zu sehen, dass der Sperrstrom, der einem Wert entspricht, der durch Teilen des Sperrstroms durch die Kanalbreite des Transistors 100 zA/μm oder niedriger ist. Ferner wurde der Sperrstrom mit Verwendung einer Schaltung gemessen, in der ein Kondensator und ein Transistor miteinander verbunden sind, und Ladung, die in den Kondensator oder aus dem Kondensator fließt, durch den Transistor gesteuert wird. In der Messung wurde eine gereinigte Oxidhalbleiterschicht für einen Kanalbildungsbereich des Transistors verwendet, und der Sperrstrom des Transistors wurde aus eine Änderung in der Ladungsmenge des Kondensators pro Zeiteinheit gemessen. Als ein Ergebnis wird erhalten, dass in dem Fall, wenn die Spannung zwischen einer Source-Elektrode und einer Drain-Elektrode des Transistors 3 V ist, ein niedrigerer Sperrstrom von mehreren zehn Yoktoampère pro Mikrometer (yA/μm) erreicht werden kann. Somit weist der Transistor, der die hochgereinigte Oxidhalbleiterschicht enthält, einen signifikant niedrigen Sperrstrom auf.
Als Nächstes ist 3 eine Querschnittsansicht, die entlang den gestrichelt-gepunkteten Linien A1-A2 und B1-B2 in 2 aufgenommen ist.
Eine Querschnittsstruktur des Pixels 101 in der Flüssigkristallanzeigevorrichtung ist wie folgt. Die Flüssigkristallanzeigevorrichtung enthält einen Elementabschnitt über einem Substrat 102, einen Elementabschnitt auf einem Substrat 150 und eine Flüssigkristallschicht, die zwischen die beiden Elementabschnitte eingeschoben ist.
Zuerst wird die Struktur des Elementabschnitts über dem Substrat 102 beschrieben. Die Abtastleitung 107, die eine Gate-Elektrode 107a des Transistors 103 enthält, und die Kondensatorleitung 115 über derselben Oberfläche wie die Abtastleitung 107 sind über dem Substrat 102 vorgesehen. Eine Gate-Isolierschicht 127 ist über der Abtastleitung 107 und der Kondensatorleitung 115 vorgesehen. Die Halbleiterschicht 111 ist über einem Abschnitt der Gate-Isolierschicht 127, der mit der Abtastleitung 107 überlappt, vorgesehen, und die Halbleiterschicht 119 ist über der Gate-Isolierschicht 127 vorgesehen. Die Signalleitung 109, die eine Source-Elektrode 109a des Transistors 103 enthält, und die leitende Schicht 113, die eine Drain-Elektrode 113a des Transistors 103 enthält, sind über der Halbleiterschicht 111 und der Gate-Isolierschicht 127 vorgesehen. Eine Öffnung 123, die die Kondensatorleitung 115 erreicht, ist in der Gate-Isolierschicht 127 gebildet, und die leitende Schicht 125 ist in und über der Öffnung 123 und über der Gate-Isolierschicht 127 und der Halbleiterschicht 119 vorgesehen. Eine Isolierschicht 129, eine Isolierschicht 131 und eine Isolierschicht 132, die als Schutzisolierschichten des Transistors 103 arbeiten, sind über der Gate-Isolierschicht 127, der Signalleitung 109, der Halbleiterschicht 111, der leitenden Schicht 113, der leitenden Schicht 125 und der Halbleiterschicht 119 vorgesehen. Die Öffnung 117, die die leitende Schicht 113 erreicht, ist in der Isolierschicht 129, der Isolierschicht 131 und der Isolierschicht 132 gebildet, und die Pixelelektrode 121 ist in der Öffnung 117 und über der Isolierschicht 132 vorgesehen. Eine Isolierschicht 158, die als eine Ausrichtungsschicht arbeitet, ist über der Pixelelektrode 121 und der Isolierschicht 132 vorgesehen. Es wird darauf hingewiesen, dass eine Basisisolierschicht zwischen dem Substrat 102 und jeder aus der Abtastleitung 107, der Kondensatorleitung 115 und der Gate-Isolierschicht 127 vorgesehen sein kann.
In dem Kondensator 105, der in diesem Beispiel beschrieben ist, dient die Halbleiterschicht 119, die auf eine Art ähnlich der der Halbleiterschicht 111 gebildet ist, als eine aus einem Paar von Elektroden, die Pixelelektrode 121 dient als die andere aus dem Paar von Elektroden, und die Isolierschicht 129, die Isolierschicht 131 und die Isolierschicht 132 dienen als dielektrische Schicht, die zwischen dem Elektrodenpaar vorgesehen ist.
Die Einzelheiten der vorstehenden Struktur werden nachstehend beschrieben.
Obwohl es keine spezielle Beschränkung für ein Material und Ähnliches des Substrats 102 gibt, ist es notwendig, dass das Substrat eine Wärmebeständigkeit aufweist, die hoch genug ist, um wenigstens der Wärmebehandlung standzuhalten, die in einem Herstellungsprozess einer Halbleitervorrichtung ausgeführt wird. Beispiele des Substrats sind ein Glassubstrat, ein Keramiksubstrat und ein Kunststoffsubstrat, und als das Glassubstrat wird vorzugsweise ein alkalifreies Glassubstrat wie z. B. ein Barium-Borsilikatglassubstrat, ein Aluminoborsilikatglassubstrat oder ein Aluminosilikatglassubstrat verwendet. Alternativ kann ein lichtundurchlässiges Substrat wie z. B. ein rostfreies Legierungssubstrat verwendet werden, wobei in diesem Fall eine Oberfläche des Substrats vorzugsweise mit einer Isolierschicht versehen ist. Als das Substrat 102 kann alternativ irgendeines des Folgenden verwendet werden: ein Quarzsubstrat, ein Saphirsubstrat, ein Einkristallhalbleitersubstrat, ein polykristallines Halbleitersubstrat, ein Verbundhalbleitersubstrat und ein Silizium-auf-Isolator-Substrat (SOI-Substrat).
Die Abtastleitung 107 und die Kondensatorleitung 115, durch die eine große Strommenge fließt, sind vorzugsweise unter Verwendung einer Metallschicht gebildet; typischerweise sind sie so gebildet, dass sie eine Einzelschichtstruktur oder eine geschichtete Struktur aufweisen, unter Verwendung irgendeines aus Metallmaterialien wie z. B. Molybdän (Mo), Titan (Ti), Wolfram (W), Tantal (Ta), Aluminium (Al), Kupfer (Cu), Chrom (Cr), Neodym (Nd) oder Scandium (Sc) oder eines Legierungsmaterials, das irgend eines dieser Materialien als seine Hauptkomponente enthält.
Beispiele der Abtastleitung 107 und der Kondensatorleitung 115 sind eine Einzelschichtstruktur unter Verwendung von Aluminium, das Silizium enthält, einer Zweischichtstruktur, in der Titan über Aluminium aufgebracht ist, eine Zweischichtstruktur, in der Titan über Titannitrid aufgebracht ist, eine Zweischichtstruktur, in der Wolfram über Titannitrid aufgebracht ist, eine Zweischichtstruktur, in der Wolfram über Tantalnitrid aufgebracht ist, eine Zweischichtstruktur, in der Kupfer über einer Cu-Mg-AL-Legierung aufgebracht ist, und eine Dreischichtstruktur, in der Titannitrid, Kupfer und Wolfram in dieser Reihenfolge übereinander aufgebracht sind.
Als ein Material der Abtastleitung 107 und der Kondensatorleitung 115 kann ein lichtdurchlässiges leitendes Material, das für die Pixelelektrode 121 verwendet werden kann, verwendet werden.
Alternativ kann als ein Material der Abtastleitung 107 und der Kondensatorleitung 115 ein Metalloxid, das Stickstoff enthält, insbesondere ein In-Ga-Zn-basiertes Oxid, das Stickstoff enthält, ein In-Sn-basiertes Oxid, das Stickstoff enthält, ein In-Ga-basiertes Oxid, das Stickstoff enthält, ein In-Zn-basiertes Oxid, das Stickstoff enthält, ein Sn-basiertes Oxid, das Stickstoff enthält, ein In-basiertes Oxid, das Stickstoff enthält, oder ein Metallnitrid (InN, SnN oder Ähnliches) verwendet werden. Jedes dieser Materialien weist eine Austrittsarbeit auf, die höher als oder gleich 5 eV (Elektronenvolt) ist. Wenn ein solcher Oxidhalbleiter für die Halbleiterschicht 111 in dem Transistor 103 verwendet wird, ermöglicht das Verwenden eines Metalloxids, der Stickstoff enthält, für die Abtastleitung 107 (die Gate-Elektrode des Transistors 103), dass die Schwellenspannung des Transistors 103 in die positive Richtung verschoben wird, d. h. der Transistor kann normalerweise abgeschaltet sein. Beispielsweise kann in dem Fall des Verwendens eines In-Ga-Zn-basierten Oxids, das Stickstoff enthält, ein In-Ga-Zn-basiertes Oxid, das wenigstens eine höhere Stickstoffkonzentration als die Halbleiterschicht 111 aufweist, insbesondere ein In-Ga-Zn-basiertes Oxid, das eine Stickstoffkonzentration von 7 at.-% oder höher aufweist, verwendet werden.
Die Abtastleitung 107 und die Kondensatorleitung 115 sind vorzugsweise unter Verwendung von Aluminium oder Kupfer, die Materialen mit niedrigem Widerstand sind, gebildet. Mit der Verwendung von Aluminium oder Kupfer ist die Signalverzögerung reduziert, so dass eine höhere Bildqualität erreicht werden kann. Es wird darauf hingewiesen, dass Aluminium eine niedrige Wärmebeständigkeit aufweist und somit leicht ein Defekt aufgrund von Ausbuchtungen, Haarkristallen oder Migration erzeugt wird. Um die Migration von Aluminium zu verhindern, wird vorzugsweise eine Schicht eines Metalls, das einen höheren Schmelzpunkt als Aluminium aufweist, wie z. B. Molybdän, Titan oder Wolfram, über einer Aluminiumschicht aufgebracht. Außerdem wird in dem Fall, wenn Kupfer verwendet wird, um einen Defekt aufgrund von Migration und Diffusion des Kupferelements zu verhindern, eine Schicht eines Metalls, das einen höheren Schmelzpunkt als Kupfer aufweist, wie z. B. Molybdän, Titan oder Wolfram, vorzugsweise über einer Kupferschicht aufgebracht.
Die Gate-Isolierschicht 127 ist so gebildet, dass sie eine Einzelschichtstruktur oder eine geschichtete Struktur aufweist, beispielsweise unter Verwendung irgendeines aus den isolierenden Materialen wie z. B. Siliziumoxid, Siliziumoxinitrid, Siliziumnitridoxid, Siliziumnitrid, Aluminiumoxid, Hafniumoxid, Galliumoxid und einem Ga-Zn-basierten Metalloxid. Um die Eigenschaften der Grenzfläche zwischen der Gate-Isolierschicht 127 und der Oxidhalbleiterschicht als der Halbleiterschicht 111 zu verbessern, ist ein Bereich in der Gate-Isolierschicht 127, die mit wenigstens der Halbleiterschicht 111 in Kontakt ist, vorzugsweise unter Verwendung einer Oxidisolierschicht gebildet.
Ferner ist es möglich, Diffusion von Sauerstoff nach außen aus der Oxidhalbleiterschicht als der Halbleiterschicht 111 und das Eindringen von Wasserstoff, Wasser oder Ähnlichem von außen in die Oxidhalbleiterschicht durch Vorsehen einer Isolierschicht, die eine Sperreigenschaft gegen Sauerstoff, Wasserstoff, Wasser und Ähnliches aufweist, unter der Gate-Isolierschicht 127 zu verhindern. Beispiele der Isolierschicht, die eine Sperreigenschaft gegen Sauerstoff, Wasserstoff, Wasser und Ähnliches aufweist, sind eine Aluminiumoxidschicht, eine Aluminiumnitridschicht, eine Galliumoxidschicht, eine Galliumoxinitridschicht, eine Yttriumoxidschicht, eine Yttriumoxinitridschicht, eine Hafniumoxidschicht, eine Hafniumoxinitridschicht und eine Siliziumnitridschicht.
Die Gate-Isolierschicht 127 kann gebildet sein unter Verwendung eines Hoch-k-Materials wie z. B. Hafniumsilikat (HfSiO_x), Hafniumsilikat, das Stickstoff enthält (HfSi_xO_yN_z), Hafniumaluminat, das Stickstoff enthält (HfAl_xO_yN_z), Hafniumoxid oder Yttriumoxid, wobei in dem Fall der Gate-Leckstrom des Transistors 103 reduziert sein kann.
Die Gate-Isolierschicht 127 weist vorzugsweise die folgende geschichtete Struktur auf. Es ist vorzuziehen, dass eine Siliziumnitridschicht, die weniger Defekte aufweist, als eine erste Siliziumnitridschicht vorgesehen ist, eine Siliziumnitridschicht, aus der weniger Wasserstoff und Ammoniak freigesetzt werden, als eine zweite Siliziumnitridschicht über der ersten Siliziumnitridschicht vorgesehen ist, und irgendeine der Oxidisolierschichten, die als diejenigen aufgelistet sind, die für die Gate-Isolierschicht 127 verwendet werden, über der zweiten Siliziumnitridschicht vorgesehen ist.
Als die zweite Siliziumnitridschicht wird vorzugsweise eine Nitridisolierschicht verwendet, die Wasserstoffmoleküle mit weniger als 5 × 10²¹ Moleküle/cm³, vorzugsweise weniger als oder gleich 3 × 10²¹ Moleküle/cm³, weiter vorzuziehen weniger als oder gleich 1 × 10²¹ Moleküle/cm³ und Ammoniakmoleküle weniger als 1 × 10²² Moleküle/cm³, vorzugsweise weniger als oder gleich 5 × 10²¹ Moleküle/cm³, weiter vorzuziehen weniger als oder gleich 1 × 10²¹ Moleküle/cm³ durch thermische Desorptionsspektroskopie freisetzt. Die erste Siliziumnitridschicht und die zweite Siliziumnitridschicht werden als Teil der Gate-Isolierschicht 127 verwendet, wodurch eine Gate-Isolierschicht, die weniger Defekte aufweist und aus der weniger Wasserstoff und Ammoniak freigesetzt werden, als die Gate-Isolierschicht 127 gebildet sein kann. Somit kann die Menge von Wasserstoff und Stickstoff, die in der Gate-Isolierschicht 127 enthalten sind und die in die Halbleiterschicht 111 eindringen, reduziert sein.
In dem Fall, wenn das Haftniveau (auch als Grenzflächenniveau bezeichnet) an der Grenzfläche zwischen einer Oxidhalbleiterschicht und einer Gate-Isolierschicht oder in der Gate-Isolierschicht in einem Transistor, der einen Oxidhalbleiter enthält, vorhanden ist, werden eine Verschiebung der Schwellenspannung des Transistors, typischerweise eine Verschiebung der Schwellenspannung in die negative Richtung, und eine Erhöhung des Unterschwellenhubs (S-Wert), der eine Gate-Spannung zeigt, die zum Ändern des Drain-Stroms um eine Größenordnung benötigt wird, wenn der Transistor angeschaltet wird, verursacht. Als ein Ergebnis besteht ein Problem darin, dass elektrische Eigenschaften unter den Transistoren variieren. Deshalb können das Verwenden einer Siliziumnitridschicht, die weniger Defekte aufweist als eine Gate-Isolierschicht, und das Vorsehen einer Oxidisolierschicht in Kontakt mit der Halbleiterschicht 111 eine Verschiebung der Schwellenspannung in die negative Richtung verringern und einen Anstieg des S-Werts minimieren.
Die Dicke der Gate-Isolierschicht 127 ist größer als oder gleich 5 nm und kleiner als oder gleich 400 nm, vorzugsweise größer als oder gleich 10 nm und kleiner als oder gleich 300 nm, weiter vorzuziehen größer als oder gleich 50 nm und kleiner als oder gleich 250 nm.
Die Halbleiterschicht 111 und die Halbleiterschicht 119 sind Oxidhalbleiterschichten, die amorph, einkristallin oder polykristallin sein können. Ferner sind die Halbleiterschicht 111 und die Halbleiterschicht 119 unter Verwendung desselben Metallelements gebildet. Die Dicke der Halbleiterschicht 111 ist größer als oder gleich 1 nm und kleiner als oder gleich 100 nm, vorzugsweise größer als oder gleich 1 nm und kleiner als oder gleich 50 nm, weiter vorzuziehen größer als oder gleich 1 nm und kleiner als oder gleich 30 nm, noch weiter vorzuziehen größer als oder gleich 3 nm und kleiner als oder gleich 20 nm.
Ein Oxidhalbleiter, der für die Halbleiterschicht 111 und die Halbleiterschicht 119 verwendet werden kann, weist eine Energielücke größer als oder gleich 2 eV, vorzugsweise größer als oder gleich 2,5 eV, weiter vorzuziehen größer als oder gleich 3 eV auf. Das Verwenden eines solchen Oxidhalbleiters, der eine große Energielücke aufweist, kann den Sperrstrom des Transistors 103 reduzieren.
Ein Oxidhalbleiter, der für die Halbleiterschicht 111 verwendet wird, ist vorzugsweise ein Metalloxid, das wenigstens Indium (In) oder Zink (Zn) enthält. Alternativ ist der Oxidhalbleiter vorzugsweise ein Metalloxid, das sowohl In als auch Zn enthält. Um Variationen der elektrischen Eigenschaften der Transistoren, die den Oxidhalbleiter enthalten, zu reduzieren, enthält der Oxidhalbleiter vorzugsweise einen oder mehreren Stabilisatoren zusätzlich zu In und/oder Zn.
Beispiele für Stabilisatoren sind Gallium (Ga), Zinn (Sn), Hafnium (Hf), Aluminium (Al) und Zirkonium (Zr). Die weiteren Beispiele für Stabilisatoren sind Lanthanide wie z. B. Lathan (La), Cer (Ce), Praseodym (Pr), Neodym (Nd), Samarium (Sm), Europium (Eu), Gadolinium (Gd), Terbium (Tb), Dysprosium (Dy), Holmium (Ho), Erbium (Er), Thulium (Tm), Ytterbium (Yb) und Lutetium (Lu).
Für einen Oxidhalbleiter, der für die Halbleiterschicht 111 und die Halbleiterschicht 119 verwendet werden kann, kann beispielsweise das Folgende verwendet werden: ein Indiumoxid; ein Zinnoxid; ein Zinkoxid; ein Oxid, das zwei Arten von Metall enthält, wie z. B. ein In-Zn-basiertes Oxid, ein Sn-Zn-basiertes Oxid, ein Al-Zn-basiertes Oxid, ein Zn-Mg-basiertes Oxid, ein Sn-Mg-basiertes Oxid, ein In-Mg-basiertes Oxid, oder ein In-Ga-basiertes Oxid; ein Oxid, das drei Arten von Metall enthält, wie z. B. ein In-Ga-Zn-basiertes Oxid (auch als IGZO bezeichnet), ein In-Al-Zn-basiertes Oxid, ein In-Sn-Zn-basiertes Oxid, ein Sn-Ga-Zn-basiertes Oxid, ein Al-Ga-Zn-basiertes Oxid, ein Sn-Al-Zn-basiertes Oxid, ein In-Hf-Zn-basiertes Oxid, ein In-Zr-Zn-basiertes Oxid, ein In-Ti-Zn-basiertes Oxid, ein In-Sc-Zn-basiertes Oxid, ein In-Y-Zn-basiertes Oxid, ein In-La-Zn-basiertes Oxid, ein In-Ce-Zn-basiertes Oxid, ein In-Pr-Zn-basiertes Oxid, ein In-Nd-Zn-basiertes Oxid, ein In-Sm-Zn-basiertes Oxid, ein In-Eu-Zn-basiertes Oxid, ein In-Gd-Zn-basiertes Oxid, ein In-Tb-Zn-basiertes Oxid, ein In-Dy-Zn-basiertes Oxid, ein In-Ho-Zn-basiertes Oxid, ein In-Er-Zn-basiertes Oxid, ein In-Tm-Zn-basiertes Oxid, ein In-Yb-Zn-basiertes Oxid oder ein In-Lu-Zn-basiertes Oxid; oder ein Oxid, das vier Arten von Metall enthält, wie z. B. ein In-Sn-Ga-Zn-basiertes Oxid, ein In-Hf-Ga-Zn-basiertes Oxid, ein In-Al-Ga-Zn-basiertes Oxid, ein In-Sn-Al-Zn-basiertes Oxid, ein In-Sn-Hf-Zn-basiertes Oxid oder ein In-Hf-Al-Zn-basiertes Oxid.
Hier bedeutet ein ”In-Ga-Zn-basiertes Oxid” ein Oxid, das In, Ga und Zn als seine Hauptkomponenten enthält, und es gibt keine spezielle Beschränkung für das Verhältnis von In, Ga und Zn. Ferner kann das In-Ga-Zn-basierte Oxid ein Metallelement enthalten, das nicht In, Ga und Zn ist.
Alternativ kann ein Material, das durch InMO₃(ZnO)_m (m > 0) repräsentiert ist, als ein Oxidhalbleiter verwendet werden. Es wird darauf hingewiesen, dass M ein oder mehrere Metallelemente, die aus Ga, Fe, Mn und Co ausgewählt sind, oder das vorstehende Element als einen Stabilisator repräsentiert.
Beispielsweise ein In-Ga-Zn-basiertes Metalloxid mit einem atomaren Verhältnis von In:Ga:Zn = 1:1:1 (= 1/3:1/3:1/3), In:Ga:Zn = 2:2:1 (= 2/5:2/5:1/5), oder In:Ga:Zn = 3:1:2 (= 1/2:1/6:1/3). Alternativ kann ein In-Sn-Zn-basiertes Oxid mit einem Atomverhältnis von In:Sn:Zn = 1:1:1 (= 1/3:1/3:1/3), In:Sn:Zn = 2:1:3 (= 1/3:1/6:1/2), oder In:Sn:Zn = 2:1:5 (= 1/4:1/8:5/8) verwendet werden. Es wird darauf hingewiesen, dass die Proportion jedes Atoms in dem Atomverhältnis des Metalloxids innerhalb eines Bereichs von ±20% als Fehler variiert.
Es wird darauf hingewiesen, dass ohne Beschränkung auf die vorstehend angegebenen Materialien ein Material mit einem geeigneten Atomverhältnis abhängig von Halbleitereigenschaften und elektrischen Eigenschaften (Feldeffektbeweglichkeit, Schwellenspannung, Variation und Ähnlichem) verwendet werden kann. Ferner ist es vorzuziehen, die Ladungsträgerdichte, die Verunreinigungskonzentration, die Defektdichte, das Atomverhältnis eines Metallelements und Sauerstoff, den Zwischenatomabstand, die Dichte oder Ähnliches geeignet einzustellen, um notwendige Halbleitereigenschaften zu erhalten. Beispielsweise kann hohe Feldeffektbeweglichkeit in dem Fall der Verwendung eines In-Sn-Zn-Oxids relativ leicht erreicht werden. Auch in dem Fall der Verwendung eines In-Ga-Zn-basierten Oxids kann die Feldeffektbeweglichkeit durch Reduzieren der Defektdichte in einem Hauptteil erhöht werden.
Die Signalleitung 109, die die Source-Elektrode 109a des Transistors 103 enthält, die leitende Schicht 113, die die Drain-Elektrode des Transistors 103 enthält, und die leitende Schicht 125, die die Halbleiterschicht 119 und die Kondensatorleitung 115 in dem Kondensator 105 elektrisch verbindet, können so gebildet sein, dass sie eine Einzelschichtstruktur oder eine geschichtete Struktur aufweisen, unter Verwendung eines Materials, das für die Abtastleitung 107 und die Kondensatorleitung 115 verwendet werden kann.
Die Isolierschichten 129, 131 und 132, die als die Schutzisolierschichten des Transistors 103 dienen, und die dielektrische Schicht in der Kondensator 105 sind Isolierschichten, von denen jede unter Verwendung eines Materials gebildet ist, das für die Gate-Isolierschicht 127 verwendet werden kann. Es ist insbesondere vorzuziehen, dass die Isolierschichten 129 und 131 Oxidisolierschichten sind und die Isolierschicht 132 eine Nitridisolierschicht ist. Ferner kann das Verwenden einer Nitridisolierschicht als die Isolierschicht 132 das Eindringen von Verunreinigungen wie z. B. Wasserstoff und Wasser in den Transistor 103 (insbesondere die Halbleiterschicht 111) von außen unterdrücken. Es wird darauf hingewiesen, dass die Isolierschicht 129 nicht notwendigerweise vorgesehen ist.
Ferner ist eine Oxidisolierschicht, in der der Sauerstoffgehalt höher ist als in der stöchiometrischen Zusammensetzung, vorzugsweise als die Isolierschicht 129 und/oder die Isolierschicht 131 verwendet. In diesem Fall kann verhindert werden, dass Sauerstoff aus der Oxidhalbleiterschicht freigesetzt wird, und der Sauerstoff, der in der Oxidisolierschicht enthalten ist, kann in die Oxidhalbleiterschicht eindringen, um Sauerstofflücken zu reduzieren. Beispielsweise wenn eine Oxidisolierschicht, die das folgende Merkmal aufweist, verwendet wird, können Sauerstofflücken in der Oxidhalbleiterschicht reduziert werden. Das Merkmal der Oxidisolierschicht ist, dass die Anzahl von Sauerstoffmolekülen, die aus der Oxidisolierschicht freigesetzt werden, größer als oder gleich 1,0 × 10¹⁸/cm³ ist, wenn sie durch thermische Desorptionsspektroskopie (nachstehend als TDS-Spektroskopie bezeichnet) gemessen wird. Es wird darauf hingewiesen, dass eine Oxidisolierschicht, die teilweise einen Bereich enthält, in dem der Sauerstoffgehalt höher ist als der in der stöchiometrischen Zusammensetzung (Sauerstoffüberschussbereich), als die Isolierschicht 129 und/oder die Isolierschicht 131 verwendet werden kann. Wenn ein solcher Sauerstoffüberschussbereich in einem Bereich, der wenigstens die Halbleiterschicht 111 überlappt, vorhanden ist, wird verhindert, dass Sauerstoff aus der Oxidhalbleiterschicht freigesetzt wird, und der Sauerstoff, der in dem Sauerstoffüberschussbereich enthalten ist, kann in die Oxidhalbleiterschicht eindringen, um die Sauerstofflücken zu reduzieren.
In dem Fall, wenn die Isolierschicht 131 eine Oxidisolierschicht ist, in der der Sauerstoffgehalt höher ist als in der stöchiometrischen Zusammensetzung, ist die Isolierschicht 129 vorzugsweise eine Oxidisolierschicht, durch die Sauerstoff hindurchtritt. Sauerstoff, der in die Isolierschicht 129 von außen eindringt, tritt nicht vollständig durch die Isolierschicht 129 hindurch, um freigesetzt zu werden, und ein Teil davon verbleibt in der Isolierschicht 129. Ferner ist Sauerstoff vorhanden, der in der Isolierschicht 129 aus dem ersten enthalten ist und aus der Isolierschicht 129 nach außen freigesetzt wird. Somit weist die Isolierschicht 129 vorzugsweise einen hohen Diffusionskoeffizienten für Sauerstoff auf.
Da die Isolierschicht 129 in Kontakt mit der Oxidisolierschicht als der Halbleiterschicht 111 ist, ist die Isolierschicht 129 vorzugsweise eine Oxidisolierschicht, durch die Sauerstoff hindurchtritt und die einen niedrigen Grenzflächenzustand mit der Halbleiterschicht 111 aufweist. Beispielsweise ist die Isolierschicht 129 vorzugsweise eine Oxidisolierschicht, die eine niedrigere Defektdichte aufweist als die Isolierschicht 131. Insbesondere ist die Spindichte der Oxidisolierschicht bei einem g-Wert von 2,001 (E'-Zentrum) gemessen durch Elektronenspinresonanzspektroskopie niedriger als oder gleich 3,0 × 10¹⁷ Spins/cm³, vorzugsweise niedriger als oder gleich 5,0 × 10¹⁶ Spins/cm³. Die Spindichte bei einem g-Wert von 2,001 gemessen durch Elektronenspinresonanzspektroskopie entspricht der Anzahl von freien Bindungen in der Isolierschicht 129.
Die Isolierschicht 129 kann eine Dicke größer als oder gleich 5 nm und kleiner als oder gleich 150 nm, vorzugsweise größer als oder gleich 5 nm und kleiner als oder gleich 50 nm, weiter vorzuziehen größer als oder gleich 10 nm und kleiner als oder gleich 30 nm aufweisen. Die Isolierschicht 131 kann eine Dicke größer als oder gleich 30 nm und kleiner als oder gleich 500 nm, vorzugsweise größer als oder gleich 150 nm und kleiner als oder gleich 400 nm aufweisen.
In dem Fall, wenn eine Nitridisolierschicht als die Isolierschicht 132 verwendet wird, wird vorzugsweise eine Isolierschicht, die eine Sperreigenschaft gegen Stickstoff aufweist, als die Isolierschicht 129 und/oder die Isolierschicht 131 verwendet. Beispielsweise kann eine dichte Oxidisolierschicht eine Sperreigenschaft gegen Stickstoff aufweisen. Insbesondere wird eine Oxidisolierschicht, die mit einer Rate von kleiner als oder gleich 10 nm pro Minute geätzt werden kann, wenn die Temperatur 25°C ist und 0,5 Gew.-% Fluorsäure verwendet wird, vorzugsweise verwendet.
In dem Fall, wenn eine Oxidisolierschicht, die Stickstoff enthält, wie z. B. eine Siliziumoxinitridschicht oder eine Siliziumnitridoxidschicht, als die Isolierschicht 129 und/oder die Isolierschicht 131 verwendet wird, ist die durch SIMS gemessene Stickstoffkonzentration größer als oder gleich der unteren Messgrenze durch SIMS und kleiner als 3 × 10²⁰ Atome/cm³, vorzugsweise größer als oder gleich 1 × 10¹⁸ Atome/cm³ und kleiner als oder gleich 1 × 10²⁰ Atome/cm³. In diesem Fall kann die Menge von Stickstoff, der in die in dem Transistor 103 enthaltenen Halbleiterschicht 111 eindringt, reduziert sein, und die Anzahl von Defekten in der stickstoffhaltigen Oxidisolierschicht selbst kann reduziert sein.
Als die Isolierschicht 132 kann eine Nitridisolierschicht, in der der Wasserstoffgehalt niedrig ist, vorgesehen sein. Die Nitridisolierschicht ist beispielsweise wie folgt: die Anzahl von Wasserstoffmolekülen, die aus der Nitridisolierschicht freigesetzt werden, ist kleiner als 5,0 × 10²¹/cm³, vorzugsweise kleiner als 3,0 × 10²¹/cm³, weiter vorzuziehen kleiner als 1,0 × 10²¹/cm³, wenn sie durch TDS-Spektroskopie gemessen wird.
Die Isolierschicht 132 weist eine Dicke auf, die groß genug ist, um das Eindringen von Verunreinigungen wie z. B. Wasserstoff und Wasser von außen zu verhindern. Beispielsweise kann die Dicke größer als oder gleich 50 nm und kleiner als oder gleich 200 nm, vorzugsweise größer als oder gleich 50 nm und kleiner als oder gleich 150 nm, weiter vorzuziehen größer als oder gleich 50 nm und kleiner als oder gleich 100 nm sein.
Ferner kann eine Siliziumoxidschicht, die durch ein CVD-Verfahren unter Verwendung eines Organosilangases gebildet ist, zwischen der Isolierschicht 131 und der Isolierschicht 132 vorgesehen sein. Die Siliziumoxidschicht weist hervorragende Stufenabdeckung auf und kann somit vorteilhaft als eine Schutzisolierschicht des Transistors 103 verwendet werden. Die Siliziumoxidschicht kann bis zu einer Dicke von 300 nm bis 600 nm einschließlich gebildet sein. Als das Organosilangas kann jede der folgenden siliziumhaltigen Verbindungen verwendet werden: Tetraethylorthosilicat (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 Ähnliches.
Gemäß der vorstehenden Beschreibung, wenn die Siliziumoxidschicht zwischen der Isolierschicht 131 und der Isolierschicht 132 vorgesehen ist und die Nitridisolierschicht als die Isolierschicht 132 verwendet wird, kann das Eindringen von Verunreinigungen wie z. B. Wasserstoff und Wasser in die Halbleiterschicht 111 und die Halbleiterschicht 119 von außen weiter unterdrückt werden.
Die Pixelelektrode 121 ist unter Verwendung einer lichtdurchlässigen leitenden Schicht gebildet. Die lichtdurchlässige leitende Schicht ist unter Verwendung eines lichtdurchlässigen leitenden Materials wie z. B. einem Indium-Zinn-Oxid, einem Indium-Oxid, das ein Wolframoxid enthält, einem Indium-Zink-Oxid das ein Wolframoxid enthält, einem Indiumoxid, das ein Titanoxid enthält, einem Indium-Zinn-Oxid, das ein Titanoxid enthält, einem Indium-Zink-Oxid oder einem Indium-Zinn-Oxid, zu dem ein Siliziumoxid hinzugefügt ist, gebildet.
Als Nächstes wird die Struktur des Elementabschnitts auf dem Substrat 150 beschrieben. Dieser Elementabschnitt enthält eine lichtundurchlässige Schicht 152, die in Kontakt mit dem Substrat 150 ist, eine Elektrode (eine Gegenelektrode 154), die in Kontakt mit der lichtundurchlässigen Schicht 152 ist und so vorgesehen ist, dass sie der Pixelelektrode 121 gegenüber liegt, und eine Isolierschicht 156, die in Kontakt mit der Gegenelektrode 154 ist und als eine Ausrichtungsschicht arbeitet.
Die lichtundurchlässige Schicht 152 verhindert, dass der Transistor 103 mit Licht von einer Lichtquelle wie z. B. einem Hintergrundlicht oder von außen bestrahlt wird. Die lichtundurchlässige Schicht 152 kann unter Verwendung eines Materials wie z. B. eines Metalls oder eines organischen Harzes, das ein Pigment enthält, gebildet sein und kann in einem Bereich außerhalb des Pixelabschnitts 100 vorgesehen sein, wie z. B. über der Abtastleitungstreiberschaltung 104 und über der Signalleitungstreiberschaltung 106 (siehe 1A) oder auch über dem Transistor 103 in dem Pixel 101.
Es wird darauf hingewiesen, dass eine färbende Schicht, die für Licht mit einer vorgegebenen Wellenlänge durchlässig ist, über einem Raum zwischen den lichtundurchlässigen Schichten 152, die einander benachbart sind, vorgesehen sein kann. Ferner kann eine Überzugsschicht zwischen der Gegenelektrode 154 und den lichtundurchlässigen Schichten 152 und der färbenden Schicht vorgesehen sein.
Die Gegenelektrode ist 154 unter Verwendung der lichtdurchlässigen leitenden Materialien, die als diejenigen angegeben sind, die für die Pixelelektrode 121 verwendet werden, gebildet, wie jeweils anwendbar.
Das Flüssigkristallelement 108 enthält die Pixelelektrode 121, die Gegenelektrode 154 und eine Flüssigkristallschicht 160. Die Flüssigkristallschicht 160 ist zwischen der Isolierschicht 158, die in dem Elementabschnitt über dem Substrat 102 vorgesehen ist und als eine Ausrichtungsschicht arbeitet, und der Isolierschicht 156, die in dem Elementabschnitt auf dem Substrat 150 vorgesehen ist und als eine Ausrichtungsschicht arbeitet, eingeschoben. Ferner überlappt die Pixelelektrode 121 mit der Gegenelektrode 154 mit der dazwischen eingeschobenen Flüssigkristallschicht 160.
Die Isolierschichten 156 und 158, die als Ausrichtungsschichten wirken, können unter Verwendung eines Allzweckmaterials wie z. B. Polyamid gebildet sein.
Hier wird die Verbindung der Komponenten, die in dem in diesem Beispiel beschriebenen Pixel 101 enthalten sind, mit Bezug auf den Schaltplan in 1C und die Querschnittsansicht in 3 beschrieben.
1C ist ein Beispiel eines genauen Schaltplans des Pixels 101, das in der in 1A dargestellten Halbleitervorrichtung enthalten ist. Wie in 1C und 3 dargestellt, enthält der Transistor 103 die Abtastleitung 107, die die Gate-Elektrode 107a enthält, die Signalleitung 109, die die Source-Elektrode 109a enthält, und die leitende Schicht 113, die die Drain-Elektrode 113a enthält.
In dem Kondensator 105 arbeitet die Halbleiterschicht 119, die mit der Kondensatorleitung 115 durch die leitende Schicht 125 verbunden ist, als eine Elektrode; die Pixelelektrode 121, die mit der leitenden Schicht 113, die die Drain-Elektrode 113a enthält, verbunden ist, arbeitet als die andere Elektrode; und die Isolierschichten 129, 131 und 132, die zwischen der Halbleiterschicht 119 und der Pixelelektrode 121 vorgesehen sind, arbeiten als eine dielektrische Schicht.
Das Flüssigkristallelement 108 enthält die Pixelelektrode 121, die Gegenelektrode 154 und die Flüssigkristallschicht 160, die zwischen der Pixelelektrode 121 und der Gegenelektrode 154 vorgesehen ist.
Obwohl sie eine Struktur aufweist, die dieselbe ist wie die der Halbleiterschicht 111, arbeitet die Halbleiterschicht 119 in dem Kondensator 105 als die Elektrode des Kondensators 105. Das liegt daran, dass die Pixelelektrode 121 als eine Gate-Elektrode arbeiten kann, die Isolierschichten 129, 131 und 132 als Gate-Isolierschichten arbeiten können und eine Kondensatorleitung 315 als eine Source-Elektrode oder eine Drain-Elektrode arbeiten kann, so dass der Kondensator 105 auf eine Weise betrieben werden kann, die ähnlich der eines Transistors ist, und die Halbleiterschicht 119 so hergestellt sein kann, dass sie in einem leitenden Zustand ist. Mit anderen Worten kann der Kondensator 105 ein Metalloxidhalbleiter-Kondensator (MOS-Kondensator) sein. Einem MOS-Kondensator wird Strom zugeführt, wenn eine Spannung, die höher ist als die Schwellenspannung (Vth), an eine Elektrode des MOS-Kondensators (die Pixelelektrode 121 des Kondensators 105) angelegt wird, wie in 38 gezeigt ist. In 38 gibt die horizontale Achse die Spannung (V) an, die an die Pixelelektrode angelegt ist und die Längsachse gibt die Kapazität (C) an. In dem Fall, wenn die Frequenz einer Spannung in der Kapazitäts-Spannungs-Messung (CV-Messung) niedriger ist als eine Rahmenfrequenz, wird eine CV-Kurve in 38 erhalten, d. h. die Schwellenspannung Vth ist höher oder gleich 0 V. Ferner kann die Halbleiterschicht 119 so hergestellt sein, dass sie in einem leitenden Zustand ist, so dass die Halbleiterschicht 119 als eine Elektrode des Kondensators wirkt, durch Steuern eines Potentials, das an die Kondensatorleitung 115 angelegt werden soll. In diesem Fall ist das Potential, das an die Kondensatorleitung 115 angelegt werden soll, wie folgt wie in 39A eingestellt. Das Potential der Pixelelektrode 121 wird in der positiven Richtung und der negativen Richtung relativ zu dem mittleren Potential eines Videosignals verändert, um das Flüssigkristallelement 108 anzusprechen (siehe 1C). Das Potential (VCs) der Kondensatorleitung 115 muss konstant um die Schwellenspannung (Vth) des Kondensators 105 (MOS-Kondensators) oder mehr niedriger sein als das Potential, das an die Pixelelektrode 121 angelegt werden soll, damit sich der Kondensator 105 (MOS-Kondensator) konstant in einem leitenden Zustand befindet. Mit anderen Worten sollte, da die Halbleiterschicht 119 dieselbe Struktur aufweist wie die Halbleiterschicht 111, das Potential (VCs) der Kondensatorleitung 115 um die Schwellenspannung des Transistors 103 oder mehr niedriger sein als das Potential, das an die Pixelelektrode 121 angelegt werden soll. Auf eine solche Weise kann bewirkt werden, dass die Halbleiterschicht 119 konstant in einem leitenden Zustand ist. In den 39A und 39B bezieht sich GVss auf ein Potential mit niedrigem Niveau, das an die Gate-Elektrode angelegt werden soll, und DVdd bezieht sich auf ein Potential mit hohem Niveau, das an die Gate-Elektrode angelegt werden soll, um den Transistor 103 anzuschalten.
Wenn eine Oxidisolierschicht, durch die Sauerstoff hindurchtritt und die weniger Grenzflächenzustände zwischen der Halbleiterschicht 111 und der Oxidisolierschicht aufweist, als die Isolierschicht 129 über der Halbleiterschicht 111 verwendet wird, und eine Oxidisolierschicht, die einen Sauerstoffüberschussbereich aufweist, oder eine Oxidisolierschicht, in der der Sauerstoffgehalt höher ist als der in der stöchiometrischen Zusammensetzung, als die Isolierschicht 131 verwendet wird, kann leicht Sauerstoff der Oxidhalbleiterschicht als der Halbleiterschicht 111 zugeführt werden, die Freisetzung von Sauerstoff aus der Oxidhalbleiterschicht kann verhindert werden und der Sauerstoff, der in der Isolierschicht 131 enthalten ist, kann in die Oxidhalbleiterschicht eindringen, um Sauerstofflücken in der Oxidhalbleiterschicht zu reduzieren. Somit kann verhindert werden, dass der Transistor 103 normalerweise angeschaltet ist, und ein Potential, das an die Kondensatorleitung 115 angelegt werden soll, kann gesteuert werden, so dass der Kondensator 105 (MOS-Kondensator) konstant in einem leitenden Zustand sein kann; somit kann die Halbleitervorrichtung vorteilhafte elektrische Eigenschaften und hohe Zuverlässigkeit aufweisen.
Die Verwendung einer Nitridisolierschicht als die Isolierschicht 132 über der Isolierschicht 131 kann das Eindringen von Verunreinigungen wie z. B. Wasserstoff und Wasser von außen in die Halbleiterschicht 111 und die Halbleiterschicht 119 unterdrücken. Außerdem kann das Verwenden einer Nitridisolierschicht mit einem niedrigen Wasserstoffgehalt als die Isolierschicht 132 Variationen in den elektrischen Eigenschaften des Transistors 103 und des Kondensators 105 (MOS-Kondensators) minimieren.
Ferner kann der Kondensator 105 in dem Pixel 101 groß (in einer großen Fläche) gebildet sein. Somit kann die Halbleitervorrichtung eine Ladungskapazität aufweisen, die erhöht ist, während das Öffnungsverhältnis verbessert ist. Als ein Ergebnis kann die Halbleitervorrichtung eine hervorragende Anzeigequalität aufweisen.
<Herstellungsverfahren der Halbleitervorrichtung>
Als Nächstes wird ein Bildungsverfahren des Elementabschnitts über dem Substrat 102 in der vorstehend beschriebenen Halbleitervorrichtung mit Bezug auf die 4A und 4B und die 5A und 5B beschrieben.
Zuerst werden die Abtastleitung 107 und die Kondensatorleitung 115 über dem Substrat 102 gebildet. Eine Isolierschicht 126, die später zu der Gate-Isolierschicht 127 verarbeitet werden soll, wird so gebildet, dass sie die Abtastleitung 107 und die Kondensatorleitung 115 abdeckt. Die Halbleiterschicht 111 wird über einem Abschnitt der Isolierschicht 126, der mit der Abtastleitung 107 überlappt, gebildet. Die Halbleiterschicht 119 wird so gebildet, dass sie einen Bereich überlappt, in dem die Pixelelektrode 121 später gebildet werden soll (siehe 4A).
Die Abtastleitung 107 und die Kondensatorleitung 115 können auf eine Weise gebildet werden, dass eine leitende Schicht unter Verwendung irgendeines der vorstehend angegeben Materialien gebildet wird, eine Maske über der leitenden Schicht gebildet wird, und Verarbeitung unter Verwendung der Maske ausgeführt wird. Die leitende Schicht kann durch irgendeine von mehreren Depositionsverfahren wie z. B. einem Bedampfungsverfahren, einem CVD-Verfahren, einem Sputterverfahren und einem Rotationsbeschichtungsverfahren gebildet werden. Es wird darauf hingewiesen, dass die Dicke der leitenden Schicht nicht besonders beschränkt ist und in Abwägung einer Bildungszeit, eines gewünschten Widerstands und Ähnlichem bestimmt werden kann. Als die Maske kann eine Harzmaske, die durch einen ersten Photolithographieprozess gebildet wird, verwendet werden. Die leitende Schicht kann durch Trockenätzen und/oder Nassätzen verarbeitet werden.
Die Isolierschicht 126 kann unter Verwendung eines Materials, das für die Gate-Isolierschicht 127 verwendet wird, durch irgendeines aus mehreren Depositionsverfahren wie z. B. ein CVD-Verfahren und ein Sputterverfahren gebildet werden.
In dem Fall, wenn ein Galliumoxid für die Gate-Isolierschicht 127 verwendet wird, kann die Isolierschicht 126 durch ein metallorganisches chemisches Dampfabscheidungsverfahren (MOCVD-Verfahren) gebildet werden.
Die Halbleiterschicht 111 und die Halbleiterschicht 119 können auf eine Weise gebildet werden, dass jede der vorstehend angegebenen Oxidhalbleiterschichten geeignet ausgewählt und gebildet wird, eine Maske über der gebildeten Oxidhalbleiterschicht gebildet wird und Verarbeitung unter Verwendung der Maske ausgeführt wird. Somit werden die Halbleiterschicht 111 und die Halbleiterschicht 119 unter Verwendung desselben Metallelements gebildet. Die Oxidhalbleiterschicht kann durch ein Sputterverfahren, ein Beschichtungsverfahren, ein Depositionsverfahren mit gepulstem Laser, ein Laserablationsverfahren oder Ähnliches gebildet werden. Alternativ, wenn ein Druckverfahren eingesetzt wird, können die Halbleiterschichten 111 und 119, die voneinander getrennt sind, direkt auf der Isolierschicht 126 gebildet werden. In dem Fall, wenn die Oxidhalbleiterschicht durch ein Sputterverfahren gebildet wird, kann eine Hochfrequenz-Stromversorgungsvorrichtung, eine Wechselstrom-Stromversorgungsvorrichtung, eine Gleichstrom-Stromversorgungsvorrichtung oder Ähnliches wie jeweils anwendbar als Stromversorgungsvorrichtung zum Erzeugen von Plasma verwendet werden. Als ein Sputtergas wird wie jeweils anwendbar ein Edelgas (typischerweise Argon), ein Sauerstoffgas oder ein Mischgas aus einem Edelgas und Sauerstoff verwendet. In dem Fall der Verwendung des Mischgases aus einem Edelgas und Sauerstoff ist ein Anteil des Sauerstoffs vorzugsweise höher als der des Edelgases. Ferner kann ein Target in Übereinstimmung mit der Zusammensetzung einer Oxidhalbleiterschicht, die gebildet werden soll, geeignet ausgewählt werden. Als die Maske kann eine Harzmaske, die durch einen zweiten Photolithographieprozess gebildet wird, verwendet werden. Die Oxidhalbleiterschicht kann durch Trockenätzen und/oder Nassätzen verarbeitet werden. Ätzbedingungen (ein Ätzgas, ein Ätzmittel, Ätzzeit, Temperatur und Ähnliches) werden in Übereinstimmung mit einem Material geeignet eingestellt, so dass Ätzen ausgeführt werden kann, um eine gewünschte Form zu bilden.
Wärmebehandlung wird vorzugsweise nach dem Bilden der Halbleiterschichten 111 und 119 ausgeführt, um die Oxidhalbleiterschicht als die Halbleiterschichten 111 und 119 zu dehydratisieren oder zu dehydrieren. Die Temperatur der Wärmebehandlung ist typischerweise höher als oder gleich 150°C und niedriger als der untere Kühlpunkt des Substrats, vorzugsweise höher als oder gleich 200°C und niedriger als oder gleich 450°C, weiter vorzuziehen höher als oder gleich 300°C und niedriger als oder gleich 450°C. Es wird darauf hingewiesen, dass die Wärmebehandlung auf der Oxidhalbleiterschicht ausgeführt werden kann, die nicht in die Halbleiterschichten 111 und 119 verarbeitet worden ist.
Eine Wärmebehandlungsvorrichtung, die für die Wärmebehandlung verwendet wird, ist nicht auf einen elektrischen Ofen beschränkt; als die Wärmebehandlungsvorrichtung kann eine Vorrichtung verwendet werden, die ein Objekt unter Verwendung thermischer Leitung oder thermischer Strahlung, die durch ein Medium wie z. B. ein erhitztes Gas gegeben ist, aufheizt. Beispielsweise kann eine Vorrichtung zum schnellen thermischen Tempern (RTA-Vorrichtung) wie z. B. eine Vorrichtung zum schnellen thermischen Tempern mit Gas (GRTA-Vorrichtung) oder eine Vorrichtung zum schnellen thermischen Tempern mit einer Lampe (LRTA-Vorrichtung) verwendet werden. Eine LRTA-Vorrichtung ist eine Vorrichtung zum Erwärmen eines Objekts, das durch Lichtbestrahlung (Bestrahlung mit einer elektromagnetischen Welle), die von einer Lampe wie z. B. einer Halogenlampe, einer Halogenmetalldampflampe, einer Xenonbogenlampe, einer Kohlenstoffbogenlampe, einer Hochdrucknatriumlampe oder einer Hochdruckquecksilberlampe emittiert wird, bearbeitet werden soll. Eine GRTA-Vorrichtung ist eine Vorrichtung zur Wärmebehandlung unter Verwendung eines Hochtemperaturgases.
Die Wärmebehandlung kann in einer Atmosphäre aus Stickstoff, Sauerstoff, ultratrockener Luft (Luft, in der der Wassergehalt kleiner als oder gleich 20 ppm ist, vorzugsweise kleiner als oder gleich 1 ppm, weiter vorzuziehen kleiner als oder gleich 10 ppb) oder einem Edelgas (z. B. Argon oder Helium) ausgeführt werden. Die Atmosphäre aus Stickstoff, Sauerstoff, ultratrockener Luft oder einem Edelgas enthält vorzugsweise nicht Wasserstoff, Wasser oder Ähnliches. Alternativ kann die Erwärmung zuerst in einer inerten Gasatmosphäre und dann in einer Sauerstoffatmosphäre ausgeführt werden. Die Behandlungszeit ist drei Minuten bis 24 Stunden.
In dem Fall, wenn eine Basisisolierschicht zwischen dem Substrat 102 und der Abtastleitung 107, der Kondensatorleitung 115 und der Gate-Isolierschicht 127 vorgesehen ist, kann die Basisisolierschicht unter Verwendung irgendeines des Folgenden gebildet werden: Siliziumoxid, Siliziumoxinitrid, Siliziumnitrid, Siliziumnitridoxid, Galliumoxid, Hafniumoxid, Yttriumoxid, Aluminiumoxid, Aluminiumoxinitrid und Ähnliches. Die Verwendung von Siliziumnitrid, Galliumoxid, Hafniumoxid, Yttriumoxid, Aluminiumoxid oder Ähnlichem für die Basisisolierschicht führt zur Unterdrückung der Diffusion von Verunreinigungen, für die ein Alkalimetall, Wasser und Wasserstoff typisch ist, aus dem Substrat 102 in die Halbleiterschicht 111. Die Basisisolierschicht kann durch ein Sputterverfahren oder ein CVD-Verfahren gebildet werden.
Nachdem eine Öffnung 123, die die Kondensatorleitung 115 erreicht, in der Isolierschicht 126 gebildet ist, um die Gate-Isolierschicht 127 zu bilden, werden die Signalleitung 109, die die Source-Elektrode des Transistors 103 enthält, die leitende Schicht 113, die die Drain-Elektrode des Transistors 103 enthält, die leitende Schicht 125, die die Halbleiterschicht 119 und die Kondensatorleitung 115 elektrisch verbindet, gebildet (siehe 4B).
Die Öffnung 123 kann gebildet werden, so dass sie einen Teil eines Abschnitts der Isolierschicht 126, der mit der Kondensatorleitung 115 überlappt, auf eine Weise freilegt, dass eine Maske durch einen dritten Photolithographieprozess gebildet wird und Verarbeitung unter Verwendung der Maske ausgeführt wird. Das Bilden der Maske und die Verarbeitung können auf Arten ausgeführt werden, die denjenigen der Abtastleitung 107 und der Kondensatorleitung 115 ähnlich sind.
Die Signalleitung 109, die leitende Schicht 113 und die leitende Schicht 125 können auf eine Weise gebildet werden, dass eine leitende Schicht unter Verwendung eines Materials, das für die Signalleitung 109, die leitende Schicht 113 und die leitende Schicht 125 verwendet werden kann, gebildet wird, eine Maske über der leitende Schicht durch einen vierten Photolithographieprozess gebildet wird und Verarbeitung unter Verwendung der Maske ausgeführt wird.
Dann wird eine Isolierschicht 128 über der Halbleiterschicht 111, der Halbleiterschicht 119, der Signalleitung 109, der leitenden Schicht 113, der leitenden Schicht 125 und der Gate-Isolierschicht 127 gebildet, eine Isolierschicht 130 wird über der Isolierschicht 128 gebildet, und eine Isolierschicht 133 wird über der Isolierschicht 130 gebildet (siehe 5A). Die Isolierschicht 128, die Isolierschicht 130 und die Isolierschicht 133 werden vorzugsweise nacheinander gebildet, wobei in diesem Fall das Eindringen von Verunreinigungen in jede Grenzfläche unterdrückt werden kann.
Die Isolierschicht 128 kann unter Verwendung eines Materials, das für die Isolierschicht 129 verwendet wird, durch irgendeines aus mehreren Depositionsverfahren wie z. B. ein CVD-Verfahren und ein Sputterverfahren gebildet werden. Die Isolierschicht 130 kann unter Verwendung eines Materials, das für die Isolierschicht 131 verwendet werden kann, gebildet werden. Die Isolierschicht 133 kann unter Verwendung eines Materials, das für die Isolierschicht 132 verwendet werden kann, gebildet werden.
In dem Fall, wenn eine Oxidisolierschicht, die weniger Grenzflächenzustände zwischen der Halbleiterschicht 111 und der Oxidisolierschicht aufweist, als die Isolierschicht 129 verwendet wird, kann die Isolierschicht 128 unter den folgenden Bildungsbedingungen gebildet werden. Hier wird als die Oxidisolierschicht eine Siliziumoxidschicht oder eine Siliziumoxinitridschicht gebildet. Als die Bildungsbedingungen wird ein Substrat, das in einer Behandlungskammer einer Plasma-CVD-Vorrichtung, die evakuiert ist, platziert ist, bei einer Temperatur gehalten, die höher als oder gleich 180°C und niedriger als oder gleich 400°C, vorzugsweise höher als oder gleich 200°C und nieder als oder gleich 370°C ist, ein Depositionsgas, das Silizium enthält, und ein Oxidationsgas werden als ein Quellengas in die Behandlungskammer eingeleitet, der Druck in der Behandlungskammer ist größer als oder gleich 20 Pa und kleiner als oder gleich 250 Pa, vorzugsweise größer als oder gleich 40 Pa und kleiner als oder gleich 200 Pa, und Hochfrequenzstrom wird an eine Elektrode, die in der Behandlungskammer vorgesehen ist, angelegt.
Typische Beispiele für das Depositionsgas, das Silizium enthält, sind Silan, Disilan, Trisilan und Silanfluorid. Beispiele des Oxidationsgases sind Sauerstoff, Ozon, Distickstoffmonoxid und Stickstoffdixoid.
Durch Einstellen des Verhältnisses der Menge des Oxidationsgases zu der Menge des Depositionsgases, das Silizium enthält, auf 100 oder höher, kann der Wasserstoffgehalt in der Isolierschicht 128 (der Isolierschicht 129) reduziert werden, und freie Bindungen in der Isolierschicht 128 (der Isolierschicht 129) können reduziert werden. Sauerstoff, der aus der Isolierschicht 130 (der Isolierschicht 131) freigesetzt wird, wird in einigen Fällen durch die freien Bindungen in der Isolierschicht 128 (der Isolierschicht 129) eingefangen; somit kann in dem Fall, wenn die freien Bindungen in der Isolierschicht 128 (der Isolierschicht 129) reduziert werden, Sauerstoff in der Isolierschicht 130 (der Isolierschicht 131) in die Halbleiterschicht 111 und die Halbleiterschicht 119 effizient eindringen, um die Sauerstofflücken in den Oxidhalbleiterschichten als der Halbleiterschicht 111 und der Halbleiterschicht 119 reduzieren. Als ein Ergebnis kann die Menge von Wasserstoff, der in die Oxidhalbleiterschichten eindringt, reduziert werden und Sauerstofflücken in den Oxidhalbleiterschichten können reduziert werden.
In dem Fall, wenn die vorstehende Oxidisolierschicht einen Sauerstoffüberschussbereich enthält, oder die vorstehende Oxidisolierschicht, in der der Sauerstoffgehalt höher ist als der in der stöchiometrischen Zusammensetzung, als die Isolierschicht 131 verwendet wird, kann die Isolierschicht 130 unter den folgenden Bedingungen gebildet werden. Hier wird als die Oxidisolierschicht eine Siliziumoxidschicht oder eine Siliziumoxinitridschicht gebildet. Als die Bildungsbedingungen wird das Substrat, das in einer Behandlungskammer einer Plasma-CVD-Vorrichtung, die evakuiert ist, platziert ist, bei einer Temperatur gehalten, die höher als oder gleich 180°C und niedriger als oder gleich 260°C ist, vorzugsweise höher als 180°C und niedriger als 230°C, ein Quellengas wird in die Behandlungskammer eingeleitet, der Druck in der Behandlungskammer ist größer als oder gleich 100 Pa und kleiner als oder gleich 250 Pa, vorzugsweise größer als oder gleich 100 Pa und kleiner als oder gleich 200 Pa, und Hochfrequenzleistung, die höher als oder gleich 0,17 W/cm² und niedriger als oder gleich 0,5 W/cm² ist, vorzugsweise höher als oder gleich 0,25 W/cm² und niedriger als oder gleich 0,35 W/cm², wird einer Elektrode, die in der Behandlungskammer vorgesehen ist, zugeführt.
Als das Quellengas der Isolierschicht 130 kann ein Quellengas, das für die Isolierschicht 128 verwendet werden kann, verwendet werden.
Als die Bildungsbedingungen der Isolierschicht 130 wird die Hochfrequenzleistung, die die vorstehende Leistungsdichte aufweist, der Behandlungskammer, die den vorstehenden Druck aufweist, zugeführt, wodurch die Spaltungseffizienz des Quellengases in Plasma erhöht wird, Sauerstoffradikale erhöht werden und die Oxidation des Quellengases fortschreitet; deshalb ist der Sauerstoffgehalt in der Isolierschicht 130 höher als der in der stöchiometrischen Zusammensetzung. Andererseits ist in der Schicht, die bei einer Substrattemperatur innerhalb des vorstehenden Temperaturbereichs gebildet wird, die Bindung zwischen Silizium und Sauerstoff schwach, und dementsprechend wird ein Teil des Sauerstoffs in der Schicht durch die Wärmebehandlung in einem späteren Schritt freigesetzt. Somit ist es möglich, eine Oxidisolierschicht zu bilden, in der der Sauerstoffgehalt höher ist als der in der stöchiometrischen Zusammensetzung und aus der ein Teil des Sauerstoffs durch Erwärmung freigesetzt wird. Die Isolierschicht 128 ist über der Halbleiterschicht 111 vorgesehen. Dementsprechend dient in dem Prozess zum Bilden der Isolierschicht 130 die Isolierschicht 128 als eine Schutzschicht der Halbleiterschicht 111. Somit ist selbst dann, wenn die Isolierschicht 130 unter Verwendung der Hochfrequenzleistung, die eine hohe Leistungsdichte aufweist, eine Beschädigung an der Halbleiterschicht 111 nicht wesentlich.
Durch Erhöhen der Dicke der Isolierschicht 130 wird eine größere Menge von Sauerstoff durch Erwärmen freigesetzt; somit wird die Isolierschicht 130 vorzugsweise dicker als die Isolierschicht 128 gebildet. Da die Isolierschicht 128 vorgesehen ist, kann eine vorteilhafte Abdeckung selbst dann erreicht werden, wenn die Isolierschicht 130 dick gebildet wird.
In dem Fall, wenn eine Nitridisolierschicht mit einem niedrigen Wasserstoffgehalt als die Isolierschicht 132 verwendet wird, kann die Isolierschicht 133 unter den folgenden Bildungsbedingungen gebildet werden. Hier wird eine Siliziumnitridschicht als die Nitridisolierschicht gebildet. Als die Bildungsbedingungen wird ein Substrat, das in einer Behandlungskammer einer Plasma-CVD-Vorrichtung, die evakuiert ist, platziert ist, bei einer Temperatur gehalten, die höher als oder gleich 180°C und niedriger als oder gleich 400°C ist, vorzugsweise höher als oder gleich 200°C und nieder als oder gleich 370°C ist, ein Quellengas wird in die Behandlungskammer eingeleitet, der Druck in der Behandlungskammer ist größer als oder gleich 100 Pa und kleiner als oder gleich 250 Pa, vorzugsweise größer als oder gleich 100 Pa und kleiner als oder gleich 200 Pa, und Hochfrequenzstrom wird an eine Elektrode angelegt, die in der Behandlungskammer vorgesehen ist.
Als das Quellengas der Isolierschicht 133 werden vorzugsweise ein Depositionsgas, das Silizium enthält, ein Stickstoffgas und ein Ammoniakgas verwendet. Typische Beispiele für das Depositionsgas, das Silizium enthält, sind Silan, Disilan, Trisilan und Silanfluorid. Ferner ist das Strömungsverhältnis von Stickstoff zu Ammoniak vorzugsweise höher als oder gleich 5 und niedriger als oder gleich 50, weiter vorzuziehen höher als oder gleich 10 und niedriger als oder gleich 50. Die Verwendung von Ammoniak als Quellengas erleichtert die Spaltung von Stickstoff und des Depositionsgases, das Silizium enthält. Das liegt daran, dass Ammoniak durch die Plasmaenergie oder Wärmeenergie dissoziiert wird, und Energie, die durch die Dissoziation erzeugt wird, zu der Spaltung einer Bindung der Depositionsgasmoleküle, die Silizium enthalten, und einer Bindung der Stickstoffmoleküle beiträgt. Unter den vorstehenden Bedingungen kann eine Siliziumnitridschicht, die einen niedrigen Wasserstoffgehalt aufweist und die das Eindringen von Verunreinigungen wie z. B. Wasserstoff und Wasser von außen unterdrücken kann, gebildet werden.
Es wird darauf hingewiesen, dass eine Siliziumoxidschicht zwischen der Isolierschicht 130 und der Isolierschicht 133 durch ein CVD-Verfahren unter Verwendung eines Organosilangases gebildet werden kann.
Es ist vorzuziehen, dass die Wärmebehandlung wenigstens nach der Bildung der Isolierschicht 130 ausgeführt wird, so dass überschüssiger Sauerstoff, der in der Isolierschicht 128 oder der Isolierschicht 130 enthalten ist, in die Halbleiterschicht 111 eindringt, um Sauerstofflücken in der Oxidhalbleiterschicht als der Halbleiterschicht 111 zu reduzieren. Die Wärmebehandlung kann auf geeignete Weise gemäß den Einzelheiten der Wärmebehandlung zur Dehydratisierung oder Dehydrierung der Halbleiterschicht 111 und der Halbleiterschicht 119 ausgeführt werden.
In dem Fall, wenn eine Siliziumoxidschicht zwischen der Isolierschicht 130 und der Isolierschicht 133 durch ein CVD-Verfahren unter Verwendung eines Organosilangases gebildet wird, wird eine Oxidisolierschicht, in der der Sauerstoffgehalt höher ist als der in der stöchiometrischen Zusammensetzung und aus der ein Teil des Sauerstoffs durch Erwärmung freigesetzt wird, als die Isolierschicht 130 gebildet, und dann wird Wärmebehandlung bei 350°C ausgeführt, so dass überschüssiger Sauerstoff, der in der Isolierschicht 130 enthalten ist, in die Halbleiterschicht 111 eindringt. Nachdem die Siliziumoxidschicht durch ein CVD-Verfahren unter Verwendung irgendeines aus den vorstehend angegebenen Organosilangasen bei einer Substrattemperator von 350°C gebildet ist, wird eine Nitridisolierschicht mit einem niedrigen Wasserstoffgehalt als die Isolierschicht 133 bei einer Substrattemperatur von 350°C gebildet.
Dann werden, nachdem eine Maske über Abschnitten der Isolierschicht 128, der Isolierschicht 130 und der Isolierschicht 133, die die leitende Schicht 113 überlappen, durch einen fünften Photolithographieprozess gebildet ist, die Isolierschicht 128, die Isolierschicht 130 und die Isolierschicht 133 geätzt, um die Öffnung 117, die die leitende Schicht 113 erreicht, zu bilden (siehe 5B). Die Öffnung 117 kann auf eine Weise ähnlich der für die Öffnung 123 gebildet werden.
Schließlich wird die Pixelelektrode 121 gebildet, so dass der Elementabschnitt über dem Substrat 102 gebildet werden kann (siehe 3). Die Pixelelektrode 121 wird auf eine Weise gebildet, dass eine leitende Schicht unter Verwendung irgendeines der vorstehend aufgelisteten Materialien in Kontakt mit der leitenden Schicht 113 durch die Öffnung 117 gebildet wird, eine Maske über der leitenden Schicht durch einen sechsten Photolithographieprozess gebildet wird und Verarbeitung unter Verwendung der Maske ausgeführt wird. Das Bilden der Maske und die Verarbeitung können auf Arten ausgeführt werden, die denjenigen der Abtastleitung 107 und der Kondensatorleitung 115 ähnlich sind.
<Modifikationsbeispiel 1 (nicht zur Erfindung gehörig)>
In der Halbleitervorrichtung eines Beispiels, das nicht unter die vorliegende Erfindung fällt, kann die Verbindung der Kondensatorleitung und der Halbleiterschicht, die als eine Elektrode des Kondensators dient, wie jeweils anwendbar geändert werden. Beispielsweise kann, um das Öffnungsverhältnis zu verbessern, eine Struktur, in der die Halbleiterschicht mit der Kondensatorleitung ohne die dazwischen eingeschobene leitende Schicht in direktem Kontakt ist, eingesetzt werden. Insbesondere werden Beispiele der Struktur mit Bezug auf 6 und 7 beschrieben. Hier wird nur ein Kondensator 145, der sich von dem mit Bezug auf 2 und 3 beschriebenen Kondensator 105 unterscheidet, beschrieben. 6 ist eine Draufsicht eines Pixels 141, und 7 ist eine Querschnittsansicht, die entlang der gestrichelt-gepunkteten Linien A1-A2 und B1-B2 in 6 aufgenommen ist.
In dem Pixel 141 ist die Halbleiterschicht 119, die als eine Elektrode des Kondensators 145 arbeitet, durch eine Öffnung 143 in direktem Kontakt mit der Kondensatorleitung 115. Anders als in dem Kondensator 105 in 3 ist die Halbleiterschicht 119 in direktem Kontakt mit der Kondensatorleitung 115, ohne dass die leitende Schicht 125 dazwischen eingeschoben ist, und die leitende Schicht 125, die als eine lichtundurchlässige Schicht dient, ist nicht gebildet, so dass ein höheres Öffnungsverhältnis des Pixels 141 erreicht werden kann. Um die vorstehende Struktur zu erhalten, wird eine Öffnung, die die Kondensatorleitung 115 freilegt, gebildet, bevor die Halbleiterschichten 111 und 119 in 4A gebildet werden.
Obwohl die Öffnung 143 nur über der Kondensatorleitung 115 in 7 gebildet ist, kann eine Öffnung gebildet werden, um einen Teil der Kondensatorleitung 115 und einen Teil des Substrats 102 freizulegen, und die Halbleiterschicht 119 kann über der Kondensatorleitung 115 und dem Substrat 102 gebildet werden, wie in 8 gezeigt ist, um die Fläche zu vergrößern, wo die Halbleiterschicht 119 in Kontakt mit der Kondensatorleitung 115 ist. Um die vorstehende Struktur zu erhalten, wird eine Öffnung gebildet, die einen Teil der Kondensatorleitung 115 und einen Teil des Substrats 102 freilegt, bevor in 4A die Halbleiterschichten 111 und 119 gebildet werden, so dass das Öffnungsverhältnis verbessert werden kann und einfach bewirkt werden kann, dass ein Kondensator 146 in einem leitenden Zustand ist.
<Modifikationsbeispiel 2 (nicht zur Erfindung gehörig)>
In der Halbleitervorrichtung eines Beispiels, das nicht unter die vorliegende Erfindung fällt, kann die leitende Schicht, die die Kondensatorleitung und die Halbleiterschicht, die als eine Elektrode des Kondensators dient, verbindet, wie jeweils anwendbar geändert werden. Beispielsweise, um den Kontaktwiderstand zwischen der Halbleiterschicht und der leitenden Schicht zu reduzieren, kann die leitende Schicht in Kontakt mit der Halbleiterschicht entlang deren äußerem Umfang vorgesehen sein. Spezifische Beispiele der Struktur werden mit Bezug auf 9 und die 10A und 10B beschrieben. Hier wird nur eine leitende Schicht 167, die sich von der mit Bezug auf 2 und 3 beschriebenen leitenden Schicht 125 unterscheidet, beschrieben. 9 ist eine Draufsicht eines Pixels 161, und 10A ist eine Querschnittsansicht, die entlang der gestrichelt-gepunkteten Linien A1-A2 und B1-B2 in 9 aufgenommen ist, und 10B ist eine Querschnittsansicht, die entlang der gestrichelt-gepunkteten Linie D1-D2 in 9 aufgenommen ist.
In dem Pixel 161 ist die leitende Schicht 167 in Kontakt mit der Halbleiterschicht 119 entlang deren äußerem Umfang und ist durch die Öffnung 123 in Kontakt mit der Kondensatorleitung 115 (siehe 9). Die leitende Schicht 167 wird in demselben Bildungsprozess wie die Signalleitung 109, die die Source-Elektrode des Transistors 103 enthält, und die leitende Schicht 113, die die Drain-Elektrode des Transistors 103 enthält, gebildet und kann somit eine lichtundurchlässige Eigenschaft aufweisen; aus diesem Grund wird die leitende Schicht 167 vorzugsweise in einer Schleifenform gebildet. Die Struktur des Pixels 161 in 9 ist ähnlich der in 2 außer der leitenden Schicht 167.
Wie in den 10A und 10B dargestellt, ist in dem Pixel 161 die leitende Schicht 167 so vorgesehen, dass sie einen Endabschnitt der Halbleiterschicht 119 eines Kondensators 165 abdeckt und sich längs des Endabschnitts befindet.
In der Struktur, die in 9 und den 10A und 10B dargestellt ist, ist die leitende Schicht 167 als eine Schleifenform gebildet, wenn sie von oben gesehen wird; ein Abschnitt der leitenden Schicht 167, der mit der Halbleiterschicht 119 in Kontakt ist, muss jedoch nicht vollständig mit der Kondensatorleitung 115 elektrisch verbunden sein. Mit anderen Worten kann eine leitende Schicht, die in demselben Bildungsprozess wie die leitende Schicht 167 gebildet ist, in Kontakt mit der Halbleiterschicht 119 vorgesehen sein, um von der leitenden Schicht 167 getrennt zu sein.
<Modifikationsbeispiel 3 (nicht zur Erfindung gehörig)>
In der Halbleitervorrichtung eines Beispiels, das nicht unter die vorliegende Erfindung fällt, können die Strukturen der in dem Kondensator enthaltenen Halbleiterschicht und der Kondensatorleitung wie jeweils anwendbar geändert werden. Insbesondere werden Beispiele der Strukturen mit Bezug auf 11 und 12 beschrieben. Hier werden nur eine Halbleiterschicht 177 und eine Kondensatorleitung 175, die von der Halbleiterschicht 119 und der Kondensatorleitung 115, die mit Bezug auf 2 und 3 beschrieben sind, verschieden sind, beschrieben. 11 ist eine Draufsicht eines Pixels 171, wobei die Kondensatorleitung 175 so vorgesehen ist, dass sie sich in der Richtung parallel zu der Signalleitung 109 erstreckt. Die Signalleitung 109 und die Kondensatorleitung 175 sind mit der Signalleitungstreiberschaltung 106 elektrisch verbunden (siehe 1A).
Ein Kondensator 173 ist mit der Kondensatorleitung 175, die so vorgesehen ist, dass sie sich in die Richtung parallel zu der Signalleitung 109 erstreckt, verbunden. Der Kondensator 173 enthält die Halbleiterschicht 177, die einen Oxidhalbleiter enthält und ähnlich der Halbleiterschicht 111 gebildet ist, die Pixelelektrode 121 und eine Isolierschicht (in 11 nicht dargestellt), die als eine dielektrische Schicht über dem Transistor 103 gebildet ist. Die Halbleiterschicht 177, die Pixelelektrode 121 und die dielektrische Schicht sind lichtdurchlässig; dementsprechend ist der Kondensator 173 lichtdurchlässig.
Als Nächstes ist 12 eine Querschnittsansicht, die entlang der gestrichelt-gepunkteten Linien A1-A2 und B1-B2 in 11 aufgenommen ist.
In dem Kondensator 173 dient die Halbleiterschicht 177, die auf eine Art ähnlich der der Halbleiterschicht 111 gebildet ist, als eine aus einem Paar von Elektroden, die Pixelelektrode 121 dient als die andere aus dem Paar von Elektroden, und die Isolierschicht 129, die Isolierschicht 131 und die Isolierschicht 132 dienen als dielektrische Schicht, die zwischen dem Elektrodenpaar vorgesehen ist.
Der Kondensator 175 kann gleichzeitig mit der Signalleitung 109 und der leitenden Schicht 113 gebildet sein. Wenn die Kondensatorleitung 175 in Kontakt mit der Halbleiterschicht 177 vorgesehen ist, kann die Fläche, in der die Halbleiterschicht 177 und die Kondensatorleitung 175 miteinander in Kontakt sind, vergrößert sein.
Das in 11 dargestellte Pixel 171 weist eine Form auf, wobei eine Seite parallel zu der Signalleitung 109 länger ist als eine Seite parallel zu der Abtastleitung 107; wie ein in 13 dargestelltes Pixel 172 kann jedoch das Pixel 171 eine Form aufweisen, in der eine Seite parallel zu der Abtastleitung 107 länger ist als eine Seite parallel zu der Signalleitung 109, und eine Kondensatorleitung 176 kann so vorgesehen sein, dass sie sich in die Richtung parallel zu der Signalleitung 109 erstreckt. Die Signalleitung 109 und die Kondensatorleitung 176 sind mit der Signalleitungstreiberschaltung 106 elektrisch verbunden (siehe 1A).
Ein Kondensator 174 ist mit der Kondensatorleitung 176, die so vorgesehen ist, dass sie sich in die Richtung parallel zu der Signalleitung 109 erstreckt, verbunden. Der Kondensator 174 enthält die Halbleiterschicht 178, die einen Oxidhalbleiter enthält und ähnlich der Halbleiterschicht 111 gebildet ist, die Pixelelektrode 121 und eine Isolierschicht (in 13 nicht dargestellt), die über dem Transistor 103 gebildet ist, als eine dielektrische Schicht. Die Halbleiterschicht 178, die Pixelelektrode 121 und die dielektrische Schicht sind lichtdurchlässig; dementsprechend ist der Kondensator 174 lichtdurchlässig.
Als Nächstes ist 14 eine Querschnittsansicht, die entlang der gestrichelt-gepunkteten Linien A1-A2 und B1-B2 in 13 aufgenommen ist.
In dem Kondensator 174 dient die Halbleiterschicht 178, die auf eine Art ähnlich der der Halbleiterschicht 111 gebildet ist, als eine aus einem Paar von Elektroden, die Pixelelektrode 121 dient als die andere aus dem Paar von Elektroden, und die Isolierschicht 129, die Isolierschicht 131 und die Isolierschicht 132 dienen als dielektrische Schicht, die zwischen dem Elektrodenpaar vorgesehen ist.
Der Kondensator 176 kann gleichzeitig mit der Signalleitung 109 und der leitenden Schicht 113 gebildet sein. Wenn die Kondensatorleitung 176 in Kontakt mit der Halbleiterschicht 178 vorgesehen ist, kann die Fläche, in der die Halbleiterschicht 178 und die Kondensatorleitung 176 miteinander in Kontakt sind, vergrößert sein. Das Pixel 172 weist eine Form auf, wobei eine Seite parallel zu der Signalleitung 109 kürzer ist als eine Seite parallel zu der Abtastleitung 107; somit kann die Fläche, in der die Pixelelektrode 121 mit der Kondensatorleitung 176 überlappt, klein sein verglichen mit dem Fall von Pixel 171, das in 11 dargestellt ist, was zu einem höheren Öffnungsverhältnis führt.
<Modifikationsbeispiel 4 (nicht zur Erfindung gehörig)>
In der Halbleitervorrichtung eines Beispiels, das nicht unter die vorliegende Erfindung fällt, können eine Elektrode des Kondensators und die Kondensatorleitung unter Verwendung einer Halbleiterschicht (insbesondere einer Oxidhalbleiterschicht) gebildet sein. Ein spezifisches Beispiel wird mit Bezug auf 37 beschrieben. Hier wird nur eine Halbleiterschicht 198, die von der Halbleiterschicht 119 verschieden ist, und die Kondensatorleitung 115, die mit Bezug auf 2 beschrieben ist, beschrieben. 37 ist eine Draufsicht eines Pixels 196, wobei die Halbleiterschicht 198 als eine Elektrode des Kondensators 197 dient und die Kondensatorleitung in dem Pixel 196 vorgesehen ist. Die Halbleiterschicht 198 weist einen Bereich auf, der sich in die Richtung parallel zu der Signalleitung 109 erstreckt, und der Bereich arbeitet als die Kondensatorleitung. In der Halbleiterschicht 198 arbeitet ein Bereich, der sich mit der Pixelelektrode 121 überlappt, als eine Elektrode des Kondensators 197. Die Halbleiterschicht 198 kann gleichzeitig mit der Halbleiterschicht 111 des in dem Pixel 196 vorgesehenen Transistors 103 gebildet sein.
In dem Fall, wenn eine kontinuierliche Oxidhalbleiterschicht als die Halbleiterschicht 198 für Pixel 196 in einer Zeile vorgesehen ist, überlappt die Halbleiterschicht 198 mit den Abtastleitungen 107. Aus diesem Grund arbeitet die Halbleiterschicht 198 in einigen Fällen nicht als die Kondensatorleitung und eine Elektrode des Kondensators 197 aufgrund eines Effekts einer Änderung in dem Potential der Abtastleitung 107. Somit sind die Halbleiterschichten 198 für die jeweiligen Pixel 196 so vorgesehen, dass sie voneinander getrennt sind, wie in 37 dargestellt ist. Ferner sind die Halbleiterschichten 198, die so vorgesehen sind, dass sie voneinander getrennt sind, vorzugsweise elektrisch miteinander verbunden unter Verwendung einer leitenden Schicht 199, die gleichzeitig mit der Signalleitung 109 und der leitenden Schicht 113 gebildet sein kann. Mit der vorstehenden Struktur überlappt ein Abschnitt der Halbleiterschicht 198, der nicht mit der leitenden Schicht 199 verbunden ist, mit der Pixelelektrode 121, wodurch der Widerstand der Halbleiterschicht 198 in dem Bereich niedrig sein kann und somit die Halbleiterschicht 198 als die Kondensatorleitung und eine Elektrode des Kondensators 197 arbeitet.
Obwohl nicht dargestellt kann eine Oxidhalbleiterschicht als die Halbleiterschicht 198 für die Pixel 196 vorgesehen sein, um die Abtastleitungen 107 in dem Fall zu überlappen, wenn ein Abschnitt der Halbleiterschicht 198, der mit der Abtastleitung 107 überlappt, nicht durch eine Änderung des Potentials der Abtastleitung 107 beeinflusst wird. Mit anderen Worten kann eine kontinuierliche Oxidhalbleiterschicht als die Halbleiterschicht 198 für die Pixel 196 in einer Zeile vorgesehen sein.
In 37 erstreckt sich ein Abschnitt der Halbleiterschicht 198, die als die Kondensatorleitung arbeitet, in die Richtung parallel zu der Signalleitung 109; der Bereich, der als die Kondensatorleitung arbeitet, kann sich jedoch in die Richtung parallel zu der Abtastleitung 107 erstrecken. In dem Fall, wenn sich der Abschnitt der Halbleiterschicht 198, der als die Kondensatorleitung arbeitet, in die Richtung parallel zu der Abtastleitung 107 erstreckt, ist es notwendig, dass die Halbleiterschicht 111 und die Halbleiterschicht 198 von der Signalleitung 109 und der leitenden Schicht 113 durch Vorsehen einer Isolierschicht zwischen der Halbleiterschicht 111 und der Halbleiterschicht 198, und der Signalleitung 109 und der leitenden Schicht 113 in dem Transistor 103 und dem Kondensator 197 elektrisch isoliert sind.
Gemäß der vorstehenden Beschreibung kann das Pixel, wenn eine lichtdurchlässige Oxidhalbleiterschicht für eine Elektrode eines Kondensators, der in einem Pixel vorgesehen ist, und eine Kondensatorleitung wie in dem Pixel 196 vorgesehen ist, ein höheres Öffnungsverhältnis aufweisen.
<Modifikationsbeispiel 5 (nicht zur Erfindung gehörig)>
In der Halbleitervorrichtung eines Beispiels, das nicht Teil der Erfindung ist, kann die Struktur der Kondensatorleitung wie jeweils anwendbar geändert sein. Diese Struktur wird mit Bezug auf 35 beschrieben. In 35 ist, anders als die Kondensatorleitung 115, die mit Bezug auf 2 beschrieben ist, eine Kondensatorleitung zwischen zwei benachbarten Pixeln angeordnet.
35 stellt eine Struktur dar, in der die Kondensatorleitung zwischen den Pixeln, die einander in der Richtung, in der sich eine Signalleitung 409 erstreckt, benachbart sind, vorgesehen ist. 48 stellt eine Struktur dar, in der eine Kondensatorleitung zwischen Pixeln, die einander in der Richtung, in der sich eine Abtastleitung 437 erstreckt, benachbart sind, vorgesehen ist. 35 ist eine Draufsicht der Pixel 401_1 und 401_2, die einander in der Richtung, in der sich die Signalleitung 409 erstreckt, benachbart sind.
Die Abtastleitungen 407_1 und 407_2 sind so vorgesehen, dass sie sich parallel zueinander in der Richtung senkrecht oder im Wesentlichen senkrecht zu der Signalleitung 409 erstrecken. Eine Kondensatorleitung 415 ist zwischen den Abtastleitungen 407_1 und 407_2 so vorgesehen, dass sie parallel zu den Abtastleitungen 407_1 und 407_2 ist. Die Kondensatorleitung 415 ist mit einem Kondensator 405_1, der in dem Pixel 401_1 vorgesehen ist, und einem Kondensator 405_2, der in dem Pixel 401_2 vorgesehen ist, verbunden. Die Form der Oberseite und die Positionen der Komponenten des Pixels 401_1 und jener des Pixels 401_2 sind in Bezug auf die Kondensatorleitung 415 symmetrisch.
Das Pixel 401_1 ist mit einem Transistor 403_1, einer Pixelelektrode 421_1, die mit dem Transistor 403_1 verbunden ist, und dem Kondensator 405_1 versehen.
Der Transistor 403_1 ist in einem Bereich vorgesehen, in dem sich die Abtastleitung 407_1 und die Signalleitung 409 kreuzen. Der Transistor 403_1 enthält wenigstens eine Halbleiterschicht 411_1, die einen Kanalbildungsbereich enthält, eine Gate-Elektrode, eine Gate-Isolierschicht (in 35 nicht gezeigt), eine Source-Elektrode und eine Drain-Elektrode. Ein Abschnitt der Abtastleitung 407_1, der mit der Halbleiterschicht 411_1 überlappt, arbeitet als die Gate-Elektrode des Transistors 403_1. Ein Abschnitt der Signalleitung 409, der mit der Halbleiterschicht 411_1 überlappt, arbeitet als die Source-Elektrode des Transistors 403_1. Ein Abschnitt der leitenden Schicht 413_1, der mit der Halbleiterschicht 411_1 überlappt, arbeitet als die Drain-Elektrode des Transistors 403_1. Die leitende Schicht 413_1 und die Pixelelektrode 421_1 sind miteinander durch eine Öffnung 417_1 verbunden.
Der Kondensator 405_1 ist mit der Kondensatorleitung 415 durch eine leitende Schicht 425, die in und über der Öffnung 423 vorgesehen ist, elektrisch verbunden. Der Kondensator 405_1 enthält eine Halbleiterschicht 419_1, die einen Oxidhalbleiter enthält, die Pixelelektrode 421_1 und eine Isolierschicht (in 35 nicht dargestellt), die als eine dielektrische Schicht über dem Transistor 403_1 gebildet ist. Die Halbleiterschicht 419_1, die Pixelelektrode 421_1 und die dielektrische Schicht sind lichtdurchlässig; dementsprechend ist der Kondensator 405_1 lichtdurchlässig.
Das Pixel 401_2 ist mit einem Transistor 403_2, einer Pixelelektrode 421_2, die mit dem Transistor 403_2 verbunden ist, und einem Kondensator 405_2 vorgesehen.
Der Transistor 403_2 ist in einem Bereich vorgesehen, in dem sich die Abtastleitung 407_2 und die Signalleitung 409 kreuzen. Der Transistor 403_2 enthält wenigstens eine Halbleiterschicht 411_2, die einen Kanalbildungsbereich enthält, eine Gate-Elektrode, eine Gate-Isolierschicht (in 35 nicht gezeigt), eine Source-Elektrode und eine Drain-Elektrode. Ein Abschnitt der Abtastleitung 407_2, der mit der Halbleiterschicht 411_2 überlappt, arbeitet als die Gate-Elektrode des Transistors 403_2. Ein Abschnitt der Signalleitung 409, der mit der Halbleiterschicht 411_2 überlappt, arbeitet als die Source-Elektrode des Transistors 403_2. Ein Abschnitt der leitende Schicht 413_2, der mit der Halbleiterschicht 411_2 überlappt, arbeitet als die Drain-Elektrode des Transistors 403_2. Die leitende Schicht 413_2 und die Pixelelektrode 421_2 sind miteinander durch eine Öffnung 417_2 verbunden.
Der Kondensator 405_2 ist mit der Kondensatorleitung 415 durch eine leitende Schicht 425, die in und über der Öffnung 423 vorgesehen ist, ähnlich dem Kondensator 405_1 elektrisch verbunden. Der Kondensator 405_2 enthält eine Halbleiterschicht 419_2, die einen Oxidhalbleiter enthält, eine Pixelelektrode 421_2 und eine Isolierschicht (in 35 nicht dargestellt), die über dem Transistor 403_2 gebildet ist und als eine dielektrische Schicht dient. Die Halbleiterschicht 419_2, die Pixelelektrode 421_2 und die dielektrische Schicht sind lichtdurchlässig; dementsprechend ist der Kondensator 405_2 lichtdurchlässig.
Querschnittsstrukturen der Transistoren 403_1 und 403_2 und der Kondensatoren 405_1 und 405_2 sind ähnlich derjenigen des Transistors 103 und des Kondensators 105, die in 3 dargestellt sind, und deshalb sind deren Beschreibungen hier weggelassen.
Obwohl die Kondensatorleitung zwischen den einander in der Richtung, in der sich die Signalleitung 409 in 35 erstreckt, benachbarten Pixeln vorgesehen ist, kann die Kondensatorleitung zwischen den Pixeln, die einander in der Richtung, in der sich die Abtastleitung 437 erstreckt, benachbart sind, vorgesehen sein, wie in 48.
48 ist eine Draufsicht der Pixel 431_1 und 431_2, die einander in der Richtung, in der sich die Signalleitung 437 erstreckt, benachbart sind.
Die Signalleitungen 439_1 und 439_2 sind so vorgesehen, dass sie sich parallel zueinander in der Richtung senkrecht oder im Wesentlichen senkrecht zu der Abtastleitung 437 erstrecken. Eine Kondensatorleitung 445 ist zwischen den Signalleitungen 439_1 und 439_2 so vorgesehen, dass sie parallel zu den Signalleitungen 439_1 und 439_2 ist. Die Kondensatorleitung 445 ist mit einem Kondensator 435_1, der in dem Pixel 431_1 vorgesehen ist, und einem Kondensator 435_2, der in dem Pixel 431_2 vorgesehen ist, verbunden. Die Form der Oberseite und die Positionen der Komponenten des Pixels 431_1 und jener des Pixels 431_2 sind in Bezug auf die Kondensatorleitung 445 symmetrisch.
Das Pixel 431_1 ist mit einem Transistor 433_1, einer Pixelelektrode 451_1, die mit dem Transistor 433_1 verbunden ist, und dem Kondensator 435_1 vorgesehen.
Der Transistor 433_1 ist in einem Bereich vorgesehen, in dem sich die Abtastleitung 437 und die Signalleitung 439_1 kreuzen. Der Transistor 433_1 enthält wenigstens eine Halbleiterschicht 441_1, die einen Kanalbildungsbereich enthält, eine Gate-Elektrode, eine Gate-Isolierschicht (in 48 nicht gezeigt), eine Source-Elektrode und eine Drain-Elektrode. Ein Abschnitt der Abtastleitung 437, der mit der Halbleiterschicht 441_1 überlappt, arbeitet als die Gate-Elektrode des Transistors 433_1. Ein Abschnitt der Signalleitung 439_1, der mit der Halbleiterschicht 441_1 überlappt, arbeitet als die Source-Elektrode des Transistors 433_1. Ein Abschnitt der leitende Schicht 443_1, der mit der Halbleiterschicht 441_1 überlappt, arbeitet als die Drain-Elektrode des Transistors 433_1. Die leitende Schicht 443_1 und die Pixelelektrode 421_1 sind miteinander durch eine Öffnung 447_1 verbunden.
Der Kondensator 435_1 ist mit der Kondensatorleitung 445 verbunden. Der Kondensator 435_1 enthält eine Halbleiterschicht 449_1, die einen Oxidhalbleiter enthält, die Pixelelektrode 451_1 und eine Isolierschicht (in 48 nicht dargestellt), die als eine dielektrische Schicht über dem Transistor 433_1 gebildet ist. Die Halbleiterschicht 449_1, die Pixelelektrode 451_1 und die dielektrische Schicht sind lichtdurchlässig; dementsprechend ist der Kondensator 435_1 lichtdurchlässig.
Das Pixel 431_2 ist mit einem Transistor 433_2, einer Pixelelektrode 451_2, die mit dem Transistor 433_2 verbunden ist, und einem Kondensator 435_2 vorgesehen.
Der Transistor 433_2 ist in einem Bereich vorgesehen, in dem sich die Abtastleitung 437 und die Signalleitung 439_2 kreuzen. Der Transistor 433_2 enthält wenigstens eine Halbleiterschicht 441_2, die einen Kanalbildungsbereich enthält, eine Gate-Elektrode, eine Gate-Isolierschicht (in 48 nicht gezeigt), eine Source-Elektrode und eine Drain-Elektrode. Ein Abschnitt der Abtastleitung 437, der mit der Halbleiterschicht 441_2 überlappt, arbeitet als die Gate-Elektrode des Transistors 433_2. Ein Abschnitt der Signalleitung 439_2, der mit der Halbleiterschicht 441_2 überlappt, arbeitet als die Source-Elektrode des Transistors 433_2. Ein Abschnitt der leitenden Schicht 443_2, der mit der Halbleiterschicht 441_2 überlappt, arbeitet als die Drain-Elektrode des Transistors 433_2. Die leitende Schicht 443_2 und die Pixelelektrode 451_2 sind miteinander durch eine Öffnung 447_2 verbunden.
Der Kondensator 435_2 ist mit der Kondensatorleitung 445 elektrisch verbunden, ähnlich dem Kondensator 435_1. Der Kondensator 435_2 enthält eine Halbleiterschicht 449_2, die einen Oxidhalbleiter enthält, die Pixelelektrode 451_2 und eine Isolierschicht (in 48 nicht dargestellt), die als eine dielektrische Schicht über dem Transistor 433_2 gebildet ist. Die Halbleiterschicht 449_2, die Pixelelektrode 451_2 und die dielektrische Schicht sind lichtdurchlässig; dementsprechend ist der Kondensator 435_2 lichtdurchlässig.
Querschnittsstrukturen der Transistoren 433_1 und 433_2 und der Kondensatoren 435_1 und 435_2 sind ähnlich derjenigen des Transistors 103 und des Kondensators 105, die in 3 dargestellt sind, und deshalb sind ihre Beschreibungen hier weggelassen.
In einer von oben gesehenen Struktur ist eine Kondensatorleitung zwischen zwei benachbarten Pixeln vorgesehen, so dass Kondensatoren, die in den Pixeln enthalten sind, und die Kondensatorleitung verbunden sind, wodurch die Anzahl von Kondensatorleitungen reduziert sein kann. Als ein Ergebnis kann das Öffnungsverhältnis des Pixels im Vergleich mit dem Fall einer Struktur, in der jedes Pixel mit einer Kondensatorleitung versehen ist, hoch sein.
<Modifikationsbeispiel 6 (nicht zur Erfindung gehörig)>
Um Parasitärkapazität, die zwischen der Pixelelektrode 121 und der leitenden Schicht 113 erzeugt wird, und Parasitärkapazität, die zwischen der Pixelelektrode 121 und der leitenden Schicht 125 in den Pixeln 101, 141, 151, 161, 171, 172, 401_1 und 401_2 erzeugt wird, zu reduzieren, kann eine organische Isolierschicht 134 in einem Bereich vorgesehen werden, in dem die Parasitärkapazität erzeugt wird, wie in der Querschnittsansicht in 15 gezeigt ist. Die Struktur in 15 ist die gleiche wie die in 3, außer der organischen Isolierschicht 134. Hier wird nur die organische Isolierschicht 134, die nicht in der Struktur in 3 enthalten ist, beschrieben.
Für die organische Isolierschicht 134 kann ein lichtempfindliches organisches Harz oder ein nicht lichtempfindliches organisches Harz verwendet werden; beispielsweise kann ein Acrylharz, ein Benzocyclobuten-Harz, ein Epoxidharz, ein Siloxanharz oder Ähnliches verwendet werden. Alternativ kann Polyamid für die organische Isolierschicht 134 verwendet werden.
Die organische Isolierschicht 134 kann auf eine Weise gebildet werden, dass eine organische Harzschicht unter Verwendung irgendeines der vorstehend aufgelisteten Materialien gebildet und verarbeitet wird. Wenn ein lichtempfindliches organisches Harz für die organische Isolierschicht 134 verwendet wird, ist eine Resistmaske zum Bilden der organischen Isolierschicht 134 unnötig, und somit kann ein Prozess vereinfacht werden. Es wird darauf hingewiesen, dass ein Bildungsverfahren der organischen Isolierschicht nicht besonders eingeschränkt ist und wie jeweils anwendbar in Übereinstimmung mit dem Material, das verwendet wird, ausgewählt werden kann. Beispielsweise kann Rotationsbeschichtung, Sprühbeschichtung, ein Tröpfchenentladungsverfahren (z. B. ein Tintenstrahlverfahren), Siebdruck, Offset-Druck oder Ähnliches eingesetzt werden.
Im Allgemeinen enthält ein organisches Harz viel Wasserstoff und Wasser; somit diffundieren, wenn ein organisches Harz über dem Transistor 103 vorgesehen ist (insbesondere der Halbleiterschicht 111), Wasserstoff und Wasser, die in dem organischen Harz enthalten sind, in den Transistor 103 (insbesondere die Halbleiterschicht 111) und können möglicherweise die elektrischen Eigenschaften des Transistors 103 herabsetzen. Aus diesem Grund ist es vorzuziehen, dass die organische Isolierschicht 134 wenigstens nicht über einem Abschnitt der Isolierschicht 132 vorgesehen ist, der mit der Halbleiterschicht 111 überlappt. Mit anderen Worten ist es vorzuziehen, dass ein Abschnitt der organischen Harzschicht, die sich über einem Bereich befindet, der wenigstens die Halbleiterschicht 111 überlappt, entfernt wird.
16 ist eine Draufsicht des in 15 gezeigten Pixels 101. Die Querschnittsansicht in 15 entspricht den Querschnitten, die entlang der gestrichelt-gepunkteten Linien A1-A2, B1-B2 und C1-C2 in 16 aufgenommen sind. In 16 ist zur Vereinfachung die organische Isolierschicht 134 nicht dargestellt; ein Bereich, der durch gestrichelt-zweifach-gepunktete Linien angegeben ist, ist jedoch ein Bereich, in dem die organische Isolierschicht 134 nicht vorgesehen ist.
<Modifikationsbeispiel 7 (nicht zur Erfindung gehörig)>
In der Halbleitervorrichtung eines Beispiels, das nicht Teil der Erfindung ist, ist die Form eines Transistors, der in einem Pixel vorgesehen ist, nicht auf die Form des in 2 und 3 dargestellten Transistors eingeschränkt und kann wie jeweils anwendbar verändert sein. Beispielsweise kann, wie in 17 dargestellt, in dem Pixel 151 ein Transistor 169 von dem Transistor 103 insoweit verschieden sein, als eine Source-Elektrode, die in der Signalleitung 109 enthalten ist, eine U-Form (oder eine C-Form, eine Form einer eckigen Klapper oder eine Hufeisenform) aufweist, die die leitende Schicht 113, die eine Drain-Elektrode enthält, teilweise umgibt. Mit einer solchen Form kann sogar dann eine ausreichende Kanalbreite sichergestellt werden, wenn die Fläche des Transistors klein ist, und dementsprechend kann die Menge des Drain-Stroms, der zur Zeit der Leitung des Transistors fließt (auch als ein Strom im angeschalteten Zustand bezeichnet), erhöht werden. Die Struktur des Pixels 151 in 17 ist ähnlich der in 2 außer dem Transistor 169.
<Modifikationsbeispiel 8 (nicht zur Erfindung gehörig)>
Obwohl in den Pixeln 101, 141, 151, 161, 171, 172, 401_1 und 401_2, die vorstehend beschrieben sind, ein Transistor verwendet wird, bei dem die Oxidhalbleiterschicht zwischen der Signalleitung 109, die die Gate-Isolierschicht und die Source-Elektrode enthält, und die leitende Schicht 113, die die Drain-Elektrode enthält, kann anstelle des Transistors ein Transistor 190 verwendet werden, bei dem eine Halbleiterschicht 195 zwischen der Isolierschicht 129 und einer Signalleitung 191, die eine Source-Elektrode enthält, und einer leitenden Schicht 193, die eine Drain-Elektrode enthält, vorgesehen ist, wie in 18 dargestellt ist. Die Struktur in 18 ist die gleiche wie die in 3, außer der Position der Halbleiterschicht 195.
In dem in 18 dargestellten Transistor 190 werden die Signalleitung 191 und die leitende Schicht 193 gebildet, und dann wird die Halbleiterschicht 195 gebildet. Somit ist eine Oberfläche der Halbleiterschicht 195 nicht einem Ätzmittel oder einem Ätzgas, das in einem Bildungsprozess der Signalleitung 191 und der leitenden Schicht 193 verwendet wird, ausgesetzt, so dass Verunreinigungen zwischen der Halbleiterschicht 195 und der Isolierschicht 129 reduziert sein können. Dementsprechend kann ein Leckstrom, der zwischen der Source-Elektrode und der Drain-Elektrode des Transistors 190 fließt, reduziert sein.
<Modifikationsbeispiel 9 (nicht zur Erfindung gehörig)>
Obwohl in den Pixeln 101, 141, 151, 161, 171, 172, 401_1 und 401_2, die vorstehend beschrieben sind, ein kanalgeätzter Transistor als der Transistor verwendet wird, kann anstelle des Transistors ein Kanalschutztransistor 183 verwendet werden, wie in 19 dargestellt ist. Die Struktur in 19 ist dieselbe wie in 3, außer dass eine Kanalschutzschicht 182 zwischen der Halbleiterschicht 111 und der Signalleitung 109, die die Source-Elektrode enthält, und der leitenden Schicht 113, die die Drain-Elektrode enthält, vorgesehen ist.
In dem Transistor 183 in 19 wird die Kanalschutzschicht 182 über der Halbleiterschicht 111 gebildet, und dann werden die Signalleitung 109 und die leitende Schicht 113 gebildet. Die Kanalschutzschicht 182 kann unter Verwendung der Isolierschicht 129, die über dem Transistor 103 gebildet ist, gebildet sein, wobei es in diesem Fall nicht notwendig ist, zusätzlich eine Isolierschicht, die der Isolierschicht 129 entspricht, die über dem Transistor 103 gebildet ist, in dem Transistor 183 zu bilden. Ferner ist, wenn die Kanalschutzschicht 182 vorgesehen ist, eine Oberfläche der Halbleiterschicht 111 nicht einem Ätzmittel oder einem Ätzgas, das in einem Bildungsprozess der Signalleitung 109 und der leitenden Schicht 113 verwendet wird, ausgesetzt, so dass Verunreinigungen zwischen der Halbleiterschicht 111 und der Kanalschutzschicht 182 reduziert sein können. Dementsprechend kann ein Leckstrom, der zwischen der Source-Elektrode und der Drain-Elektrode des Transistors 183 fließt, reduziert sein.
<Modifikationsbeispiel 10 (nicht zur Erfindung gehörig)>
Obwohl in den Pixeln 101, 141, 151, 161, 171, 172, 401_1 und 401_2, die vorstehend beschrieben sind, ein Transistor, der eine Gate-Elektrode aufweist, verwendet wird, kann anstelle des Transistors ein Transistor 185, der zwei Gate-Elektroden aufweist, die einander gegenüber liegen, wobei die Halbleiterschicht 111 dazwischen eingeschoben ist, wie in 36A gezeigt ist, verwendet werden.
Der Transistor 185 unterscheidet sich von den Transistoren 103, 169 und 190, die in diesem Beispiel beschrieben sind, dadurch, dass eine leitende Schicht 187 über der Isolierschicht 132 über dem Transistor vorgesehen ist. Die leitende Schicht 187 überlappt mit wenigstens einem Kanalbildungsbereich der Halbleiterschicht 111. Es ist vorzuziehen, dass die leitende Schicht 187 in einer Position vorgesehen ist, die den Kanalbildungsbereich der Halbleiterschicht 111 überlappt, so dass das Potential der leitenden Schicht 187 gleich dem minimalen Potential eines Videosignals ist, das in die Signalleitung 109 eingegeben wird. In diesem Fall kann ein Strom der zwischen der Source-Elektrode und der Drain-Elektrode in dem Oberflächenabschnitt der Halbleiterschicht 111, der der leitenden Schicht 187 gegenüber liegt, fließt, gesteuert werden, und Variationen in den elektrischen Eigenschaften des Transistors können reduziert sein. Ferner, wenn die leitende Schicht 187 vorgesehen ist, kann ein Einfluss einer Änderung im umgebenden elektrischen Feld der Halbleiterschicht 111 reduziert sein, was zu einer Verbesserung der Zuverlässigkeit des Transistors führt.
Die leitende Schicht 187 kann unter Verwendung und eines Verfahrens ähnlich jenen der Abtastleitung 107, der Signalleitung 109, der Pixelelektrode 121 und Ähnlichem gebildet sein.
Die in 36A dargestellte leitende Schicht 187 überlappt mit der Source- und der Drain-Elektrode; es kann jedoch eine Struktur, in der eine leitende Schicht 687 mit der Gate-Elektrode 307 überlappt und nicht mit entweder einer Source-Elektrode 309 oder einer Drain-Elektrode 613 überlappt, wie in einem in 36B dargestellten Transistor 685 eingesetzt werden.
Wie vorstehend beschrieben ermöglicht das Verwenden der Halbleiterschicht, die in demselben Bildungsschritt wie die in dem Transistor enthaltene Halbleiterschicht gebildet ist, als eine Elektrode des Kondensators die Herstellung einer Halbleitervorrichtung, die den Kondensator enthält, dessen Ladungskapazität erhöht ist, während das Öffnungsverhältnis verbessert ist. Als ein Ergebnis kann die Halbleitervorrichtung hervorragende Anzeigequalität aufweisen.
Ferner sind Sauerstofflücken und Verunreinigungen wie z. B. Wasserstoff in der Oxidhalbleiterschicht, die eine in dem Transistor enthaltene Halbleiterschicht ist, reduziert, so dass die Halbleitervorrichtung vorteilhafte elektrische Eigenschaften aufweist.
(Ausführungsform 1)
In dieser Ausführungsform wird eine Halbleitervorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die eine Struktur aufweist, die von der in dem vorstehenden Beispiel verschieden ist, mit Bezug auf Zeichnungen beschrieben. Eine Halbleitervorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Verwendung einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung als Beispiel in dieser Ausführungsform beschrieben. In der in dieser Ausführungsform beschriebenen Halbleitervorrichtung ist die Struktur eines Kondensators von der des Kondensators in der vorstehenden Ausführungsform verschieden. Auf die vorstehende Ausführungsform kann für Komponenten in der Halbleitervorrichtung in dieser Ausführungsform, die denjenigen der Halbleitervorrichtung in der vorstehenden Ausführungsform ähnlich sind, Bezug genommen sein.
<Struktur der Halbleitervorrichtung>
20 ist eine Draufsicht eines Pixels 201 in dieser Ausführungsform. In dem Pixel 201 in 20 sind eine Isolierschicht 229 (nicht dargestellt) und eine Isolierschicht 231 (nicht dargestellt) nicht in einem Bereich, der durch die gestrichelt-zweifach-gepunkteten Linien angegeben ist, vorgesehen. Somit enthält ein Kondensator 205 in dem Pixel 201 in 20 die Halbleiterschicht 119, die als eine Elektrode dient, eine Pixelelektrode 221, die als die andere Elektrode dient, und eine Isolierschicht 232 (nicht dargestellt), die als dielektrische Schicht dient.
Als Nächstes ist 21 eine Querschnittsansicht, die entlang den gestrichelt-gepunkteten Linien A1-A2 und B1-B2 in 20 aufgenommen ist.
Eine Querschnittsstruktur des Pixels 201 in dieser Ausführungsform ist wie folgt. Die Abtastleitung 107, die eine Gate-Elektrode des Transistors 103 enthält, und die Kondensatorleitung 115 über derselben Oberfläche wie die Abtastleitung 107 sind über dem Substrat 102 vorgesehen. Eine Gate-Isolierschicht 127 ist über der Abtastleitung 107 und der Kondensatorleitung 115 vorgesehen. Die Halbleiterschicht 111 ist über einem Abschnitt der Gate-Isolierschicht 127, der mit der Abtastleitung 107 überlappt, vorgesehen, und die Halbleiterschicht 119 ist über der Gate-Isolierschicht 127 vorgesehen. Die Signalleitung 109, die eine Source-Elektrode des Transistors 103 enthält, und die leitende Schicht 113, die eine Drain-Elektrode des Transistors 103 enthält, sind über der Halbleiterschicht 111 und der Gate-Isolierschicht 127 vorgesehen. Die Öffnung 123, die die Kondensatorleitung 115 erreicht, ist in der Gate-Isolierschicht 127 gebildet, und die leitende Schicht 125 ist in und über der Öffnung 123 und über der Gate-Isolierschicht 127 und der Halbleiterschicht 119 vorgesehen. Die Isolierschicht 229, die Isolierschicht 231 und die Isolierschicht 232, die als Schutzisolierschichten des Transistors 103 arbeiten, sind über der Gate-Isolierschicht 127, der Signalleitung 109, der Halbleiterschicht 111, der leitenden Schicht 113, der leitenden Schicht 125 und der Halbleiterschicht 119 vorgesehen. Die Isolierschicht 232 ist wenigstens über einem Abschnitt der Halbleiterschicht 119, der als der Kondensator 205 dient, vorgesehen. Die Öffnung 117, die die leitende Schicht 113 erreicht, ist in der Isolierschicht 229, der Isolierschicht 231 und der Isolierschicht 232 gebildet, und die Pixelelektrode 221 ist in der und über die Öffnung 117 und über der Isolierschicht 232 vorgesehen. Es wird darauf hingewiesen, dass eine Basisisolierschicht zwischen dem Substrat 102 und der Abtastleitung 107, der Kondensatorleitung 115 und der Gate-Isolierschicht 127 vorgesehen sein kann.
Die Isolierschicht 229 ist ähnlich der Isolierschicht 129, die in Beispiel 1 beschrieben ist. Die Isolierschicht 231 ist ähnlich der Isolierschicht 131, die in Beispiel 1 beschrieben ist. Die Isolierschicht 232 ist ähnlich der Isolierschicht 132, die in Beispiel 1 beschrieben ist. Die Pixelelektrode 221 ist ähnlich der Pixelelektrode 121, die in Beispiel 1 beschrieben ist.
Wenn die Isolierschicht 232 als eine dielektrische Schicht zwischen der Halbleiterschicht 119, die als eine Elektrode dient, und der Pixelelektrode 221, die als die andere Elektrode dient, wie in dem Kondensator 205 in dieser Ausführungsform dient, kann die Dicke der dielektrischen Schicht dünner sein als die der dielektrischen Schicht des Kondensators 105 in Beispiel 1. Somit kann der Kondensator 205 in dieser Ausführungsform eine größere Ladungskapazität aufweisen als der Kondensator 105 in Beispiel 1.
Die Isolierschicht 232 ist vorzugsweise eine Nitridisolierschicht ähnlich der Isolierschicht 132 in Beispiel 1. Die Isolierschicht 232 ist in Kontakt mit der Halbleiterschicht 119, so dass Stickstoff oder Wasserstoff, die in der Nitridisolierschicht enthalten sind, in die Halbleiterschicht 119 eindringen können, und somit kann die Halbleiterschicht 119 eine n-Typ-Halbleiterschicht sein und eine höhere Leitfähigkeit aufweisen. Ferner, wenn die Isolierschicht 232 unter Verwendung einer Nitridisolierschicht gebildet ist und einer Wärmebehandlung unterzogen wird, während sie in Kontakt mit der Halbleiterschicht 119 ist, können Stickstoff oder Wasserstoff, die in der Nitridisolierschicht enthalten sind, zu der Halbleiterschicht 119 freigesetzt werden.
Die Halbleiterschicht 119 weist einen Bereich mit einer höheren Leitfähigkeit als die der Halbleiterschicht 111 auf. Mit dieser Struktur ist ein Abschnitt der Halbleiterschicht 119, der mit der Isolierschicht 232 in Kontakt ist, vom n-Typ und weist eine höhere Leitfähigkeit auf als ein Abschnitt der Halbleiterschicht 111, der mit der Isolierschicht 229 in Kontakt ist.
Es wird darauf hingewiesen, dass in 20 ein Rand eines Bereichs (angegeben durch gestrichelt-zweifach-gepunktete Linien), in dem die Isolierschicht 229 (nicht dargestellt) und die Isolierschicht 231 (nicht dargestellt) nicht vorgesehen sind, an der äußeren Seite als die Halbleiterschicht 119 ist; ein Rand eines Bereichs (angegeben durch gestrichelt-zweifach-gepunktete Linien), in dem eine Isolierschicht 279 (nicht dargestellt) und die Isolierschicht 281 (nicht dargestellt) nicht vorgesehen sind, kann jedoch über der Halbleiterschicht 119 sein, wie in 46 dargestellt ist.
47 ist eine Querschnittsansicht, die entlang den gestrichelt-gepunkteten Linien A1-A2 und B1-B2 in 46 aufgenommen ist.
In 47 sind die Isolierschicht 279, die Isolierschicht 281 und die Isolierschicht 282, die als Schutzisolierschichten des Transistors 103 arbeiten, über der Gate-Isolierschicht 127, der Signalleitung 109, der Halbleiterschicht 111, der leitenden Schicht 113, der leitenden Schicht 125 und der Halbleiterschicht 119 vorgesehen. Ränder der Isolierschicht 279 und der Isolierschicht 281 überlappen die Halbleiterschicht 119. Ein Kondensator 255 enthält die Halbleiterschicht 119, die Halbleiterschicht 282 und eine Pixelelektrode 271. Die Isolierschicht 279, die Isolierschicht 281 und die Isolierschicht 282 sind ähnlich der Isolierschicht 129, der Isolierschicht 131 und der Isolierschicht 132, die in Beispiel 1 beschrieben sind. Die Pixelelektrode 271 ist ähnlich der Pixelelektrode 121, die in Beispiel 1 beschrieben ist. Wie in 47 dargestellt ist, überlappen Ränder der Isolierschicht 279 und der Isolierschicht 281 die Halbleiterschicht 119, so dass verhindert werden kann, dass die Gate-Isolierschicht 127 bei dem Ätzen der Isolierschicht 279 und der Isolierschicht 281 übermäßig geätzt wird.
In einem Betriebsverfahren des Kondensators 205 in der Halbleitervorrichtung dieser Ausführungsform ist das Potential der Halbleiterschicht 119 (mit anderen Worten das Potential der Kondensatorleitung 115) konstant um die Schwellenspannung (Vth) oder um mehr als die Schwellenspannung des Kondensators 205 (MOS-Kondensator) niedriger als das Potential der Pixelelektrode 121 in einer Zeitspanne, wenn der Kondensator 205 betrieben wird, als in dem Betriebsverfahren des Kondensators 105 in Beispiel 1. In dem Kondensator 205 ist jedoch die Halbleiterschicht 119, die als eine Elektrode dient, vom n-Typ und weist eine hohe Leitfähigkeit auf, so dass die Schwellenspannung (Vth) in die negative Richtung verschoben ist, wie durch eine gestrichelte Linie in 38 gezeigt ist. Das Potential der Halbleiterschicht 119 (mit anderen Worten das Potential der Kondensatorleitung 115) kann in Übereinstimmung mit dem Verschiebungsbetrag der Schwellenspannung (Vth) des Kondensators 205 in der negativen Richtung von dem niedrigsten Potential der Pixelelektrode 121 angehoben sein. Deshalb kann in dem Fall, wenn die Schwellenspannung des Kondensators 205 ein größerer negativer Wert ist, das Potential der Kondensatorleitung 115 höher sein als das Potential der Pixelelektrode 121 wie in 39B.
Wenn die Halbleiterschicht 119, die als eine Elektrode des Kondensators 205 dient, vom n-Typ ist und eine hohe Leitfähigkeit aufweist, wie in dieser Ausführungsform, kann die Schwellenspannung in die negative Richtung verschoben sein, so dass der Bereich des Potentials, das zum Betreiben des Kondensators 205 benötigt wird, vergrößert werden kann im Vergleich mit dem Fall des Kondensators 105 in Beispiel 1. Somit kann in dieser Ausführungsform der Kondensator 205 konstant mit Stabilität in einer Betriebszeitspanne des Kondensators 205 betrieben werden, was vorzuziehen ist.
Ferner kann, da die Halbleiterschicht 119, die in dem Kondensator 205 enthalten ist, vom n-Typ ist und eine hohe Leitfähigkeit aufweist, genug Ladungskapazität erhalten werden, selbst wenn die ebene Fläche des Kondensators 205 reduziert ist. Ein Oxidhalbleiter, der in der Halbleiterschicht 119 enthalten ist, ist für 80% bis 90% des Lichts durchlässig; somit kann, wenn die Fläche der Halbleiterschicht 119 reduziert ist und ein Bereich, in dem die Halbleiterschicht 119 nicht gebildet ist, in dem Pixel vorgesehen ist, die Durchlässigkeit mit Bezug auf Licht, das von einer Lichtquelle wie z. B. einem Hintergrundlicht, emittiert wird, erhöht sein.
<Herstellungsverfahren der Halbleitervorrichtung>
Als Nächstes wird ein Herstellungsverfahren der Halbleitervorrichtung dieser Ausführungsform mit Bezug auf die 22A und 22B und die 23A und 23B beschrieben.
Zuerst werden die Abtastleitung 107 und die Kondensatorleitung 115 über dem Substrat 102 gebildet. Eine Isolierschicht, die später zu der Gate-Isolierschicht 127 verarbeitet werden soll, wird über dem Substrat 102, der Abtastleitung 107 und der Kondensatorleitung gebildet. Die Halbleiterschicht 111 und die Halbleiterschicht 119 werden über der Isolierschicht gebildet. Die Öffnung 123, die die Kondensatorleitung 115 erreicht, wird in der Isolierschicht gebildet, um die Gate-Isolierschicht 127 zu bilden, und dann werden die Signalleitung 109, die leitende Schicht 113, die Halbleiterschicht 125 gebildet. Die Isolierschicht 128 wird über der Gate-Isolierschicht 127, der Signalleitung 109, der leitenden Schicht 113, der leitenden Schicht 125 und der Halbleiterschicht 119 gebildet. Die Isolierschicht 130 wird über der Isolierschicht 128 gebildet (siehe 22A). Der vorstehende Schritt kann mit Bezug auf Beispiel 1 ausgeführt werden.
Dann wird eine Maske über einem Abschnitt der Isolierschicht 130, der mit wenigstens der Halbleiterschicht 119 überlappt, gebildet. Es wird Verarbeitung ausgeführt, um eine Isolierschicht 228 und eine Isolierschicht 230 unter Verwendung der Maske zu bilden und die Halbleiterschicht 119 freizulegen. Eine Isolierschicht 233 wird über dem freigelegten Bereich und der Isolierschicht 130 gebildet (siehe 22B). Als die Maske kann eine Harzmaske, die durch einen Photolithographieprozess gebildet wird, verwendet werden, und das Verarbeiten kann durch Trockenätzen und/oder Nassätzen ausgeführt werden. Die Isolierschicht 233 ist ähnlich der Isolierschicht 133, die in Beispiel 1 beschrieben ist. Es wird darauf hingewiesen, dass Wärmebehandlung ausgeführt werden kann, während die Isolierschicht 233 in Kontakt mit der Halbleiterschicht 119 ist, beispielsweise nach dem Bilden der Isolierschicht 233. Die vorstehenden Schritte können ebenfalls mit Bezug auf Beispiel 1 ausgeführt werden.
Dann wird die Öffnung 117, die die leitende Schicht 113 erreicht, in der Isolierschicht 228, der Isolierschicht 230 und der Isolierschicht 233 gebildet, um die Isolierschicht 229, die Isolierschicht 231 und die Isolierschicht 232 zu bilden (siehe 23A). Die Pixelelektrode 221, die durch die Öffnung 117 in Kontakt mit der leitenden Schicht 113 ist, wird gebildet (siehe 23B). Die vorstehenden Schritte können ebenfalls mit Bezug auf Beispiel 1 ausgeführt werden.
Durch die vorstehenden Schritte kann die Halbleitervorrichtung dieser Ausführungsform hergestellt werden.
<Modifikationsbeispiel>
In der Halbleitervorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Struktur des Kondensators wie jeweils anwendbar verändert sein. Ein spezifisches Beispiel der Struktur wird mit Bezug auf 24 beschrieben. Hier wird nur ein Kondensator 245, der sich von dem mit Bezug auf 2 und 3 beschriebenen Kondensator 105 unterscheidet, beschrieben.
Damit die Halbleiterschicht 119 vom n-Typ ist und eine höhere Leitfähigkeit aufweist, weist die Gate-Isolierschicht 227 eine geschichtete Struktur aus der Isolierschicht 225, die aus einer Nitridisolierschicht gebildet ist, und der Isolierschicht 226, die aus einer Oxidisolierschicht gebildet ist, auf, und nur die Isolierschicht 225 ist in einem Bereich vorgesehen, in dem wenigstens die Halbleiterschicht 119 vorgesehen ist. Mit einer solchen Struktur ist die Nitridisolierschicht, die die Isolierschicht 225 bildet, in Kontakt mit der Unterseite der Halbleiterschicht 119, so dass die Halbleiterschicht 119 vom n-Typ sein kann und eine höhere Leitfähigkeit aufweisen kann (siehe 24). In diesem Fall, der nicht unter die vorliegende Erfindung fällt, ist eine dielektrische Schicht des Kondensators 245 die Isolierschicht 129, die Isolierschicht 131 und die Isolierschicht 132. Als die Isolierschicht 225 und die Isolierschicht 226 können Isolierschichten, die als die Gate-Isolierschicht 127 verwendet werden können, wie jeweils anwendbar verwendet werden, und die Isolierschicht 225 kann unter Verwendung einer Isolierschicht, die der Isolierschicht 132 ähnlich ist, gebildet sein. Ferner wird, um diese Struktur zu erhalten, die Isolierschicht 226 wie jeweils anwendbar mit Bezug auf Beispiel 1 verarbeitet. Die in 24 dargestellte Struktur kann eine Reduktion der Dicke der Halbleiterschicht 119 aufgrund von Ätzen der Isolierschicht 129 und der Isolierschicht 131 verhindern, so dass der Ertrag im Vergleich mit der in 21 dargestellten Halbleitervorrichtung erhöht ist.
In der in 24 dargestellten Struktur kann in einem Modifikationsbeispiel, welches unter die vorliegende Erfindung fällt, die Oberseite der Halbleiterschicht 119 in Kontakt mit der Isolierschicht 132 sein. Das heißt, Abschnitte der Isolierschicht 129 und der Isolierschicht 131 in 24, die in Kontakt mit der Halbleiterschicht 119 sind, können entfernt sein. In diesem Fall ist eine dielektrische Schicht des Kondensators 245 die Isolierschicht 132. Wenn die Ober- und Unterseiten der Halbleiterschicht 119 in Kontakt mit der Nitridisolierschicht sind, kann die Halbleiterschicht 119 vom n-Typ sein und eine höhere Leitfähigkeit aufweisen, die effizienter und ausreichender ist als die Halbleiterschicht 119, die in Kontakt nur mit einer der Oberflächen der Nitridisolierschicht ist. Wie vorstehend beschrieben ermöglicht das Verwenden der Halbleiterschicht, die durch denselben Bildungsschritt wie die in dem Transistor enthaltene Halbleiterschicht gebildet ist, als eine Elektrode des Kondensators die Herstellung einer Halbleitervorrichtung, die den Kondensator enthält, dessen Ladungskapazität erhöht ist, während das Öffnungsverhältnis auf typischerweise 55% oder mehr, vorzugsweise 60% oder mehr verbessert ist. Als ein Ergebnis kann die Halbleitervorrichtung hervorragende Anzeigequalität aufweisen.
Ferner sind Sauerstofflücken und Verunreinigungen wie z. B. Wasserstoff in der Oxidhalbleiterschicht, die eine in dem Transistor enthaltene Halbleiterschicht ist, reduziert, so dass die Halbleitervorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vorteilhafte elektrische Eigenschaften aufweist.
Es wird darauf hingewiesen, dass Strukturen und Ähnliches, die in dieser Ausführungsform beschrieben sind, wie jeweils anwendbar mit jeder ihrer Strukturen und Modifikationsbeispielen, die in den andren Ausführungsformen und dem Ausführungsbeispiel beschrieben sind, kombiniert sein können.
(Beispiel 2)
In diesem Beispiel wird eine Halbleitervorrichtung beschrieben, die nicht unter die vorliegende Erfindung fällt. Eine Halbleitervorrichtung eines Beispiels, das nicht unter die vorliegende Erfindung fällt, wird unter Verwendung einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung als Beispiel in diesem Beispiel beschrieben.
<Struktur der Halbleitervorrichtung>
Als Nächstes wird ein spezifisches Beispiel der Struktur des Pixels 301, das in einem Pixelabschnitt der in dieser Beispiel beschriebenen Flüssigkristallanzeigevorrichtung vorgesehen ist, beschrieben. 25 ist eine Draufsicht des Pixels 301. Das Pixel 301 in 25 ist mit einem Kondensator 305 vorgesehen, der in einem Bereich vorgesehen ist, der von den Kondensatorleitungen 115 und den Signalleitungen 109 in dem Pixel 301 umgeben ist. Der Kondensator 305 ist mit der Kondensatorleitung 115 durch eine leitende Schicht 125, die in und über der Öffnung 123 vorgesehen ist, elektrisch verbunden. Der Kondensator 305 enthält eine Halbleiterschicht 319, die einen Oxidhalbleiter enthält und eine höherer Leitfähigkeit als die Halbleiterschicht 111 aufweist, die Pixelelektrode 121 und eine Isolierschicht (in 25 nicht dargestellt), die als eine dielektrische Schicht über dem Transistor 103 gebildet ist. Die Halbleiterschicht 319, die Pixelelektrode 121 und die dielektrische Schicht sind lichtdurchlässig; dementsprechend ist der Kondensator 305 lichtdurchlässig.
In dem Fall, wenn die Halbleiterschicht 319 eine Oxidhalbleiterschicht ist, ist die Leitfähigkeit der Oxidhalbleiterschicht größer als oder gleich 10 S/cm und kleiner als oder gleich 1000 S/cm, vorzugsweise größer als oder gleich 100 S/cm und kleiner als oder gleich 1000 S/cm.
Wie vorstehend beschrieben ist die Halbleiterschicht 319 lichtdurchlässig. Das heißt, der Kondensator 305 kann in dem Pixel 301 groß (in einer großen Fläche) gebildet sein. Deshalb kann die Halbleitervorrichtung eine erhöhte Ladungskapazität aufweisen, während das Öffnungsverhältnis auf typischerweise 55% oder mehr, vorzugsweise 60% oder mehr verbessert ist. Als ein Ergebnis kann die Halbleitervorrichtung hervorragende Anzeigequalität aufweisen. Ferner kann, da die Halbleiterschicht 319, die in dem Kondensator 305 enthalten ist, vom n-Typ ist und eine hohe Leitfähigkeit aufweist, genug Ladungskapazität erhalten werden, selbst wenn die ebene Fläche des Kondensators 305 reduziert ist. Ein Oxidhalbleiter, der in der Halbleiterschicht 319 enthalten ist, ist für 80% bis 90% des Lichts durchlässig; somit kann, wenn die Fläche der Halbleiterschicht 319 reduziert ist und ein Bereich, in dem die Halbleiterschicht 319 nicht gebildet ist, in dem Pixel vorgesehen ist, die Durchlässigkeit in Bezug auf Licht, das von einer Lichtquelle wie z. B. einem Hintergrundlicht, emittiert wird, erhöht sein.
Als Nächstes ist 26 eine Querschnittsansicht, die entlang den gestrichelt-gepunkteten Linien A1-A2 und B1-B2 in 25 aufgenommen ist.
Eine Querschnittsstruktur des Pixels 301 in einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung ist wie folgt. Die Abtastleitung 107, die die Gate-Elektrode des Transistors 103 enthält, ist über dem Substrat 102 vorgesehen. Die Gate-Isolierschicht 127 ist über der Abtastleitung 107 vorgesehen. Die Halbleiterschicht 111 ist über einem Abschnitt der Gate-Isolierschicht 127, der mit der Abtastleitung 107 überlappt, vorgesehen, und die Halbleiterschicht 319 ist über der Gate-Isolierschicht 127 vorgesehen. Die Signalleitung 109, die die Source-Elektrode des Transistors 103 enthält, und die leitende Schicht 113, die die Drain-Elektrode des Transistors 103 enthält, sind über der Halbleiterschicht 111 und der Gate-Isolierschicht 127 vorgesehen. Ferner ist die Kondensatorleitung 115 über der Gate-Isolierschicht 127 und der Halbleiterschicht 319 vorgesehen. Die Isolierschicht 129, die Isolierschicht 131 und die Isolierschicht 132, die als Schutzisolierschichten des Transistors 103 arbeiten, sind über der Gate-Isolierschicht 127, der Signalleitung 109, der Halbleiterschicht 111, der leitenden Schicht 113, der leitenden Schicht 319 und der Kondensatorleitung 115 vorgesehen. Die Öffnung 117, die die leitende Schicht 113 erreicht, ist in der Isolierschicht 129, der Isolierschicht 131 und der Isolierschicht 132 gebildet, und die Pixelelektrode 121 ist in der Öffnung 117 und über der Isolierschicht 132 vorgesehen. Es wird darauf hingewiesen, dass eine Basisisolierschicht zwischen dem Substrat 102 und der Abtastleitung 107 und der Gate-Isolierschicht 127 vorgesehen sein kann.
In dem Kondensator 105 in diesem Beispiel dient die Halbleiterschicht 319, die vom n-Typ ist und eine höhere Leitfähigkeit als die Halbleiterschicht 111 aufweist, als eine aus einem Paar von Elektroden, die Pixelelektrode 121 dient als die andere aus dem Paar von Elektroden, und die Isolierschicht 129, die Isolierschicht 131 und die Isolierschicht 132 dienen als dielektrische Schicht, die zwischen dem Elektrodenpaar vorgesehen ist.
Für die Halbleiterschicht 319 kann ein Oxidhalbleiter, der für die Halbleiterschicht 111 verwendet werden kann, verwendet sein. Die Halbleiterschicht 319 kann gleichzeitig mit der Halbleiterschicht 111 gebildet sein und enthält somit ein Metallelement eines in der Halbleiterschicht 111 enthaltenen Oxidhalbleiters. Ferner weist die Halbleiterschicht 319 vorzugsweise eine höhere Leitfähigkeit auf als die Halbleiterschicht 111 und enthält somit vorzugsweise ein Element (einen Dotanden), das die Leitfähigkeit erhöht. Insbesondere enthält die Halbleiterschicht 319 eines oder mehrere, die ausgewählt sind aus Bor, Stickstoff, Fluor, Aluminium, Phosphor, Arsen, Indium, Zinn, Antimon und einem Edelgaselement. Die Konzentration eines Dotanden, der in der Halbleiterschicht 319 enthalten ist, ist vorzugsweise größer als oder gleich 1 × 10¹⁹ Atome/cm³ und kleiner als oder gleich 1 × 10²² Atome/cm³, wobei in diesem Fall die Leitfähigkeit der Halbleiterschicht 319 größer als 10 S/cm und kleiner als oder gleich 1000 S/cm sein kann, vorzugsweise größer als oder gleich 100 S/cm und kleiner als oder gleich 1000 S/cm, so dass die Halbleiterschicht 319 in ausreichender Weise als eine Elektrode des Kondensators 305 arbeiten kann. Die Halbleiterschicht 319 weist einen Bereich mit einer höheren Leitfähigkeit als die der Halbleiterschicht 111 auf. Mit dieser Struktur weit ein Abschnitt der Halbleiterschicht 319, der mit der Isolierschicht 132 in Kontakt ist, eine höhere Leitfähigkeit auf als ein Abschnitt der Halbleiterschicht 111, der mit der Isolierschicht 129 in Kontakt ist.
<Herstellungsverfahren der Halbleitervorrichtung>
Als Nächstes wird ein Herstellungsverfahren der Halbleitervorrichtung dieses Beispiels mit Bezug auf die 27A und 27B und die 28A und 28B beschrieben.
Zuerst werden die Abtastleitung 107 und die Kondensatorleitung 115 über dem Substrat 102 gebildet. Eine Isolierschicht, die zu der Gate-Isolierschicht 127 verarbeitet werden soll, wird über dem Substrat 102, der Abtastleitung 107 und der Kondensatorleitung gebildet. Die Halbleiterschicht 111 und die Halbleiterschicht 119 werden über der Isolierschicht gebildet (siehe 27A). Der vorstehende Schritt kann mit Bezug auf Beispiel 1 ausgeführt werden.
Danach wird die Halbleiterschicht 119 mit einem Dotanden dotiert, um die Halbleiterschicht 319 zu bilden, die Öffnung 123, die die Kondensatorleitung 115 erreicht, wird in der Isolierschicht 126 gebildet, um die Gate-Isolierschicht 127 zu bilden, und dann werden die Signalleitung 109, die die Source-Elektrode des Transistors 103 enthält, die leitende Schicht 113, die die Drain-Elektrode des Transistors 103 enthält, und die leitende Schicht 125, die die Halbleiterschicht 319 und die Kondensatorleitung 115 elektrisch verbindet, gebildet (siehe 27B).
Ein Verfahren zum Dotieren der Halbleiterschicht 119 mit einem Dotanden ist wie folgt: eine Maske wird in einem Bereich außer der Halbleiterschicht 119 gebildet, und die Halbleiterschicht 119 wird mit einem oder mehreren Dotanden, die aus Bor, Stickstoff, Fluor, Aluminium, Phosphor, Arsen, Indium, Zinn, Antimon und einem Edelgaselement ausgewählt sind, durch ein Ionenimplantationsverfahren, ein Ionendotierungsverfahren oder Ähnliches dotiert. Alternativ kann die Halbleiterschicht 119 einem Plasma ausgesetzt werden, dass den Dotanden enthält, um die Halbleiterschicht 119 mit dem Dotanden zu dotieren, anstatt ein Ionenimplantationsverfahren oder ein Ionendotierungsverfahren einzusetzen. Es wird darauf hingewiesen, dass Wärmebehandlung ausgeführt werden kann, nachdem die Halbleiterschicht 119 mit dem Dotanden dotiert worden ist. Die Wärmebehandlung kann wie jeweils anwendbar mit Bezug auf die Einzelheiten Wärmebehandlung zur Dehydratisierung oder Dehydrierung der Halbleiterschicht 111 und der Halbleiterschicht 119 ausgeführt werden.
Der Schritt des Dotierens mit dem Dotanden kann nach dem Bilden der Signalleitung 109, der leitenden Schicht 113 und der leitenden Schicht 125 ausgeführt werden, wobei in diesem Fall ein Abschnitt der Halbleiterschicht 319, der mit der Signalleitung 109, der leitenden Schicht 113 und der leitenden Schicht 125 in Kontakt ist, nicht mit dem Dotanden dotiert wird.
Dann wird die Isolierschicht 128 über der Gate-Isolierschicht 127, der Signalleitung 109, der Halbleiterschicht 111, der leitenden Schicht 113, der leitenden Schicht 125 und der Halbleiterschicht 319 gebildet. Die Isolierschicht 130 wird über der Isolierschicht 128 gebildet, und die Isolierschicht 133 wird über der Isolierschicht 130 gebildet (siehe 28A). Der vorstehende Schritt kann mit Bezug auf Beispiel 1 ausgeführt werden.
Dann wird die Öffnung 117, die die leitende Schicht 113 erreicht, in der Isolierschicht 128, der Isolierschicht 130 und der Isolierschicht 133 gebildet, um die Isolierschicht 129, die Isolierschicht 131 und die Isolierschicht 132 zu bilden (siehe 28A). Die Pixelelektrode 121, die durch die Öffnung 117 in Kontakt mit der leitenden Schicht 113 ist, wird gebildet (siehe 26). Die vorstehenden Schritte können ebenfalls mit Bezug auf Beispiel 1 ausgeführt werden.
Durch die vorstehenden Schritte kann die Halbleitervorrichtung dieses Beispiels hergestellt werden.
Wie vorstehend beschrieben ermöglicht das Verwenden der Halbleiterschicht, die in demselben Bildungsschritt wie die in dem Transistor enthaltene Halbleiterschicht gebildet wird, als eine Elektrode des Kondensators die Herstellung einer Halbleitervorrichtung, die den Kondensator enthält, dessen Ladungskapazität erhöht ist, während das Öffnungsverhältnis verbessert ist. Als ein Ergebnis kann die Halbleitervorrichtung eine hervorragende Anzeigequalität aufweisen.
Ferner werden Sauerstofflücken und Verunreinigungen wie z. B. Wasserstoff in der Oxidhalbleiterschicht, die eine in dem Transistor enthaltene Halbleiterschicht ist, reduziert, so dass die Halbleitervorrichtung vorteilhafte elektrische Eigenschaften aufweist.
(Beispiel 3)
In diesem Beispiel wird eine Halbleitervorrichtung beschrieben, die nicht unter die vorliegende Erfindung fällt, wobei als Beispiel eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung in Streufeldschaltungsbetriebsart (FFS-Betriebsart) verwendet wird, in der Flüssigkristallmoleküle an einem lateralen elektrischen Feld orientiert sind.
<Struktur der Halbleitervorrichtung>
Die 40A und 40B sind Draufsichten eines Pixels 501, das in diesem Beispiel beschrieben ist. 40A ist eine Draufsicht des Pixels 501, wobei eine gemeinsame Elektrode 521 nicht vorgesehen ist, und 40B ist eine Draufsicht des Pixels 501, wobei die gemeinsame Elektrode 521 in 40A vorgesehen ist.
Das Pixel 501 in den 40A und 40B enthält den Transistor 103 und einen Kondensator 505, der mit dem Transistor 103 verbunden ist. Der Kondensator 505 enthält eine Halbleiterschicht 519, die eine höherer Leitfähigkeit aufweist als die Halbleiterschicht 111, eine gemeinsame Elektrode 521, die unter Verwendung einer lichtdurchlässigen leitenden Schicht gebildet ist, und eine lichtdurchlässige Isolierschicht (in den 40A und 40B nicht dargestellt), die in dem Transistor 103 enthalten sind. Das heißt, dass der Kondensator 505 eine lichtdurchlässige Eigenschaft aufweist. Ferner ist die Halbleiterschicht 519, die eine höhere Leitfähigkeit als die Halbleiterschicht 111 aufweist, mit der leitenden Schicht 113 in dem Transistor 103 verbunden und arbeitet als eine Pixelelektrode. Die gemeinsame Elektrode 521 weist Öffnungen (Schlitze) auf. Durch Anlegen eines elektrischen Felds zwischen der gemeinsamen Elektrode und der Pixelelektrode arbeitet ein Bereich, in dem sich die Halbleiterschicht 519, die lichtdurchlässige Isolierschicht und die gemeinsame Elektrode 521 gegenseitig überlappen, als ein Kondensator, und die Flüssigkristalle können so gesteuert werden, dass sie in der Richtung parallel zu einem Substrat orientiert sind. Somit erreicht eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung in der FFS-Betriebsart einen weiten Betrachtungswinkel und hohe Bildqualität.
41 ist eine Querschnittsansicht des Substrats 102 entlang der gestrichelt-gepunkteten Linie A1-A2 in 40B.
Eine Querschnittsstruktur des Pixels 501 dieses Beispiels ist wie folgt. Eine Abtastleitung 107, die die Gate-Elektrode des Transistors 103 enthält, ist über dem Substrat 102 vorgesehen. Die Gate-Isolierschicht 127 ist über der Abtastleitung 107 vorgesehen. Die Halbleiterschicht 111 ist über einem Abschnitt der Gate-Isolierschicht 127, der mit der Abtastleitung 107 überlappt, vorgesehen, und die Halbleiterschicht 519, die eine höhere Leitfähigkeit als die Halbleiterschicht 111 aufweist, ist über der Gate-Isolierschicht 127 vorgesehen. Die Signalleitung 109, die die Source-Elektrode des Transistors 103 enthält, und die leitende Schicht 113, die die Drain-Elektrode des Transistors 103 enthält, sind über der Halbleiterschicht 111 und der Gate-Isolierschicht 127 vorgesehen. Die leitende Schicht 113, die die Drain-Elektrode enthält, ist mit der Halbleiterschicht 519 verbunden, und die Halbleiterschicht 519, die die höhere Leitfähigkeit als die Halbleiterschicht 111 aufweist, arbeitet als eine Pixelelektrode. Die Isolierschicht 129, die Isolierschicht 131 und die Isolierschicht 132, die als Schutzisolierschichten des Transistors 103 arbeiten, sind über der Gate-Isolierschicht 127, der Signalleitung 109, der Halbleiterschicht 111, der leitenden Schicht 113 und der Halbleiterschicht 519 vorgesehen. Die gemeinsame Elektrode 521 ist über der Isolierschicht 129, der Isolierschicht 131 und der Isolierschicht 132 vorgesehen. Die gemeinsame Elektrode 521 ist kontinuierlich vorgesehen, ohne zwischen Pixeln in dem Pixelabschnitt getrennt zu sein. Es wird darauf hingewiesen, dass eine Basisisolierschicht zwischen dem Substrat 102 und der Abtastleitung 107 und der Gate-Isolierschicht 127 vorgesehen sein kann.
Die Halbleiterschicht 519, die eine höhere Leitfähigkeit aufweist als die Halbleiterschicht 111, kann aus einer Halbleiterschicht, die ähnlich der in Ausführungsform 1 beschriebenen Halbleiterschicht 119 und der in Beispiel 2 beschriebenen Halbleiterschicht 319 ist, wie jeweils anwendbar gebildet sein. Die gemeinsame Elektrode 521 kann unter Verwendung eines Materials, das dem der in Beispiel 1 beschrieben Pixelelektrode 121 ähnlich ist, gebildet sein.
Eine Elektrode des Kondensators 505 dieses Beispiels ist unter Verwendung einer Halbleiterschicht, die eine höhere Leitfähigkeit aufweist als die Halbleiterschicht 111, und die mit der leitenden Schicht 113 des Transistors verbunden ist, gebildet, wodurch die leitende Schicht 113 und die Halbleiterschicht 519 direkt miteinander verbunden sein können, ohne eine Öffnung zu bilden, und die Ebenheit des Transistors 103 und des Kondensators 505 können verbessert sein. Ferner ist keine Kondensatorleitung vorgesehen, und es wird bewirkt, dass die gemeinsame Elektrode 521, die eine lichtdurchlässige Eigenschaft aufweist, als eine Kondensatorleitung arbeitet, so dass das Öffnungsverhältnis des Pixels 501 weiter erhöht sein kann.
(Beispiel 4)
In diesem Beispiel werden Transistoren, die in der Abtastleitungstreiberschaltung 104 und der Signalleitungstreiberschaltung 106 verwendet werden können, mit Bezug auf 36B, 42, die 43A und 43B und die 44A und 44B beschrieben.
Ein in 36B dargestellter Transistor 685 enthält eine Gate-Elektrode 607 über dem Substrat 102, die Gate-Isolierschicht 127 über der Gate-Elektrode 607, die Halbleiterschicht 111 über einem Abschnitt der Gate-Isolierschicht 127, der mit der Gate-Elektrode 607 überlappt, und eine Source-Elektrode 609 und die Drain-Elektrode 613 über der Halbleiterschicht 111 und die Gate-Isolierschicht 127. Ferner sind die Isolierschicht 129, die Isolierschicht 131 und die Isolierschicht 132, die als Schutzisolierschichten des Transistors 685 dienen, über der Gate-Isolierschicht 127, der Source-Elektrode 609, der Halbleiterschicht 111 und der Drain-Elektrode 613 vorgesehen. Die leitende Schicht 687 ist über der Isolierschicht 132 vorgesehen. Die leitende Schicht 687 überlappt mit der Gate-Elektrode 607 mit der dazwischen eingeschobenen Halbleiterschicht 111.
In dem Transistor 685 ist die leitende Schicht 687, die die Gate-Elektrode 607 mit der dazwischen eingeschobenen Halbleiterschicht 111 überlappt, vorgesehen, wodurch eine Variation der Gate-Spannung, bei der ein Anschaltstrom bei unterschiedlichen Gate-Spannungen ansteigt, reduziert werden kann. Ferner kann ein Strom, der zwischen der Source-Elektrode und der Drain-Elektrode in einer Seite der Halbleiterschicht 111, die der leitenden Schicht 687 gegenüber liegt, gesteuert werden, und somit können Variationen in den elektrischen Eigenschaften zwischen verschiedenen Transistoren reduziert sein. Zusätzlich führt das Vorsehen der leitenden Schicht 687 zu einer Reduktion der Auswirkung einer Änderung des umgebenden elektrischen Felds auf die Halbleiterschicht 111; deshalb kann die Zuverlässigkeit des Transistors verbessert sein. Ferner kann, wenn das Potential der leitenden Schicht 687 dasselbe oder im Wesentlichen dasselbe ist wie das minimale Potential (Vss; beispielsweise das Potential der Source-Elektrode 609 in dem Fall, wenn das Potential der Source-Elektrode 609 ein Referenzpotential ist), eine Variation der Schwellenspannung des Transistors reduziert sein, und die Zuverlässigkeit des Transistors kann verbessert sein.
Es wird darauf hingewiesen, dass es vorzuziehen ist, dass die Länge der Breite der leitenden Schicht 687 zwischen der Source-Elektrode 609 und der Drain-Elektrode 613 kleiner ist als der Abstand zwischen der Source-Elektrode 609 und der Drain-Elektrode 613. Mit anderen Worten ist es vorzuziehen, dass die leitende Schicht 687 in einer Position vorgesehen ist, die einen Teil eines Kanalbildungsbereichs in der Halbleiterschicht 111 des Transistors 685 überlappt. Wenn die leitende Schicht 687 auf eine solche Weise vorgesehen ist und der Abstand zwischen der Halbleiterschicht 111 und der leitenden Schicht 687 klein ist, das heißt die Isolierschicht 129, die Isolierschicht 131 und die Isolierschicht 132, die als Schutzisolierschichten dienen, dünn sind, kann eine Auswirkung eines elektrischen Felds auf die leitende Schicht 687 reduziert sein, und der Bereich der Variation der Schwellenspannung des Transistors 685 kann reduziert sein.
Die Berechnungsergebnisse von Spannungen, die an die leitende Schicht 687 in dem Transistor 685 angelegt sind, und der Betrieb des Transistors werden mit Bezug auf 42, die 43A und 43B und die 44A und 44B beschrieben.
42 stellt die Struktur eines für die Simulation verwendeten Transistors dar. Es wird darauf hingewiesen, dass die Vorrichtungssimulations-Software ”Atlas”, produziert durch Silvaco Inc., für die Berechnung verwendet wurde.
In dem Transistor in 42 ist eine Gate-Isolierschicht 703 über einer Gate-Elektrode 701 vorgesehen; eine Oxidhalbleiterschicht 705 ist als eine Halbleiterschicht über der Gate-Isolierschicht 703 vorgesehen; eine Source-Elektrode 707 und eine Drain-Elektrode 709 sind über der Oxidhalbleiterschicht 705 vorgesehen; eine Isolierschicht 711, die als eine Schutzisolierschicht dient, ist über der Gate-Isolierschicht 703, der Oxidhalbleiterschicht 705, der Source-Elektrode 707 und der Drain-Elektrode 709 vorgesehen; und eine leitende Schicht 713 ist über der Isolierschicht 711 vorgesehen.
Es wird darauf hingewiesen, dass in der Berechnung die Austrittsarbeit ΦM der Gate-Elektrode 701 auf 5,0 eV eingestellt war. Die Gate-Isolierschicht 703 wies eine geschichtete Struktur aus einer 400 nm dicken Schicht mit einer relativen Dielektrizitätskonstante von 7,5 und eine 50 nm dicke Schicht mit einer relativen Dielektrizitätskonstante von 4,1 auf. Die Oxidhalbleiterschicht 705 war eine Einzel-IGZO-Schicht (111-Schicht). Die Bandlücke Eg der IGZO-Schicht war 3,15 eV, die Elektronenaffinität χ war 4,6 eV, die relative Dielektrizitätskonstante war 15, die Elektronenbeweglichkeit war 10 cm²/Vs und die Donatorendichte Nd war 1 × 10¹³/cm³. Die Austrittsarbeit Φsd der Source-Elektrode 707 und der Drain-Elektrode 709 war 4,6 eV und der Ohmsche Kontakt zwischen der Oxidhalbleiterschicht 705 und der Source-Elektrode 707 und der Drain-Elektrode 709 wurde erhalten. Die relative Dielektrizitätskonstante der Isolierschicht 711 war 3,9 und ihre Dicke war 550 nm. Die Austrittsarbeit ΦM der leitenden Schicht 713 war 4,8 eV. Es wird darauf hingewiesen, dass Defektniveaus, Oberflächenstreuung und Ähnliches in der Oxidhalbleiterschicht 705 nicht berücksichtigt wurden. Die Kanallänge und die Kanalbreite des Transistors waren 3 μm bzw. 50 μm.
Als Nächstes zeigen die 43A und 43B Berechnungsergebnisse der Id-Vg-Kennlinie eines Transistors, wobei das Potential der leitenden Schicht 713 frei ist, und eines Transistors, wobei das Potential der leitenden Schicht 713 auf 0 V festgelegt ist.
43A zeigt Äquipotentialkurven in dem Fall, wenn an die Gate-Elektrode 701 des Transistors ein Potential von 0 V angelegt ist, an die Source-Elektrode 707 ein Potential von 0 V angelegt ist, und an die Drain-Elektrode 709 ein Potential von 10 V angelegt ist und die leitende Schicht 713 potentialfrei ist. 43B zeigt Äquipotentialkurven in dem Fall, wenn an die Gate-Elektrode 701 des Transistors ein Potential von 0 V angelegt ist, an die Source-Elektrode 707 ein Potential von 0 V angelegt ist, an die Drain-Elektrode 709 ein Potential von 10 V angelegt ist und an die leitende Schicht 713 ein Potential angelegt ist, das gleich dem der Source-Elektrode 707 ist, hier ein Potential von 0 V.
In den 43A und 43B zeigen gestrichelte Pfeile die Richtung eines elektrischen Felds in der Isolierschicht 711. Das elektrische Feld wird von der hohen Potentialseite zu der niedrigen Potentialseite in der Richtung senkrecht zu den Äquipotentialkurven erzeugt. Die 44A und 44B zeigen Strom-Spannungs-Kurven der in den 43A und 43B dargestellten Transistoren. Die horizontale Achse repräsentiert die Spannung der Gate-Elektrode, und die longitudinale Achse repräsentiert den Strom der Drain-Elektrode. In den 44A und 44B ist die Kurve, die durch Zeichnen von schwarzen Punkten erhalten ist, eine Strom-Spannungs-Kurve in dem Fall, in dem die Drain-Spannung (Vd) 1 V ist, und die Kurve, die durch Zeichnen von weißen Punkten erhalten wird, ist eine Strom-Spannungs-Kurve in dem Fall, wenn die Drain-Spannung (Vd) 10 V ist.
Die Strom-Spannungs-Kurven in 44A zeigen, dass in dem Fall, wenn die leitende Schicht 713 potentialfrei ist, die Gate-Spannung, an der der Anschaltstrom zu fließen beginnt, weiter auf der negativen Seite ist, wenn die Drain-Spannung Vd 10 V ist, als wenn die Drain-Spannung Vd 1 V ist. Das heißt, die Gate-Spannung, an der der Anschaltstrom zu fließen beginnt, hängt von der Drain-Spannung ab.
Wenn die Gate-Spannung 0 V ist und die Drain-Spannung 10 V ist, wird ein elektrisches Feld von der leitenden Schicht 713 zu einem Rückkanal der Oxidhalbleiterschicht 705 erzeugt, wie durch die gestrichelten Pfeile in 43A gezeigt ist. Das Potential der leitenden Schicht 713 wird auf ungefähr 5 V angehoben, weil eine Drain-Spannung (Vd) von 10 V angelegt ist. Ferner ist die leitende Schicht 713 nahe an der Oxidhalbleiterschicht 705; somit dient das Potential der leitenden Schicht 713 effektiv als ein positives Potential. Deshalb werden Elektronen übermäßig auf die Rückkanalseite induziert, und ein Strom, der durch den Rückkanal fließt, steigt an, und dementsprechend ist die Schwellenspannung der Strom-Spannungs-Eigenschaften in die negative Richtung verschoben.
Andererseits entspricht die Gate-Spannung, bei der der Anschaltstrom zu fließen beginnt, einer der Strom-Spannungs-Kurven in 44B derjenigen der anderen, unabhängig von der Drain-Spannung.
Wie in 43B wird in der Isolierschicht 711 ein elektrisches Feld von der Drain-Elektrode 709 zu der leitenden Schicht 713 erzeugt, das impliziert, dass die leitende Schicht 713 so arbeitet, dass Elektronen auf dem Rückkanal im Wesentlichen ausgeschlossen sind. Somit ist die Gate-Spannung, bei der der Anschaltstrom zu fließen beginnt, geringfügig weiter auf der positiven Seite als diejenige der Kurven in 44A.
Aus der vorstehenden Beschreibung können, wenn eine leitende Schicht vorgesehen ist, so dass sie einen Kanalbildungsbereich einer Oxidhalbleiterschicht überlappt, und das Potential der leitenden Schicht auf 0 V festgelegt ist, Variationen der Gate-Spannung, bei der bei unterschiedlichen Drain-Spannungen der Anschaltstrom zu fließen beginnt, reduziert sein.
(Ausführungsform 2)
In dieser Ausführungsform wird eine Ausführungsform, die auf eine Oxidhalbleiterschicht angewendet werden kann, die eine Halbleiterschicht ist in dem Transistor und dem Kondensator, die in der in der vorstehend beschriebenen Halbleitervorrichtung enthalten sind, beschrieben.
Die Oxidhalbleiterschicht ist vorzugsweise unter Verwendung irgendeines aus einem amorphen Oxidhalbleiter, einem Einkristalloxidhalbleiter, einem polykristallinen Oxidhalbleiter und einem Oxidhalbleiter, der einen kristallinen Anteil enthält (einem c-achsen-ausgerichteten kristallinen Halbleiter (CAAC-OS)) enthält, gebildet.
Die CAAC-OS-Schicht ist eine der Oxidhalbleiterschichten, die mehrere Kristallanteile enthalten, und die meisten der Kristallanteile passen jeweils in einen Würfel, dessen eine Seite kleiner als 100 nm ist. Somit gibt es einen Fall, in dem ein Kristallanteil, der in der CAAC-OS-Schicht enthalten ist, in einen Würfel passt, dessen eine Seite kleiner als 10 nm, kleiner als 5 nm oder kleiner als 3 nm ist. Die Dichte der Defektzustände der CAAC-OS-Schicht ist niedriger als die der mikrokristallinen Oxidhalbleiterschicht. Die CAAC-OS-Schicht wird nachstehend genau beschrieben.
In einem Durchstrahlungselektronenmikroskopbild (TEM-Bild) der CAAC-OS-Schicht wird eine Grenze zwischen Kristallanteilen, das heißt eine Korngrenze nicht deutlich beobachtet. Somit ist es weniger wahrscheinlich, dass in der CAAC-OS-Schicht eine Reduktion der Elektronenbeweglichkeit aufgrund der Korngrenze auftritt.
Gemäß dem TEM-Bild der CAAC-OS-Schicht, das in einer Richtung beobachtet wird, die im Wesentlichen parallel zu einer Probenoberfläche beobachtet wird (Querschnitt-TEM-Bild), sind Metallatome schichtartig in den Kristallanteilen angeordnet. Jede Metallatomschicht weist eine Morphologie auf, die durch eine Oberfläche, über die die CAAC-OS-Schicht gebildet ist (nachstehend ist eine Oberfläche, über die die CAAC-OS-Schicht gebildet ist, als eine Formungsoberfläche bezeichnet) oder eine Oberseite der CAAC-OS-Schicht widergespiegelt ist, und ist parallel zu der Formungsoberfläche oder der Oberseite der CAAC-OS-Schicht angeordnet.
Andererseits sind gemäß dem TEM-Bild der CAAC-OS-Schicht, das in einer Richtung beobachtet wird, die im Wesentlichen senkrecht zu der Probenoberfläche ist (ebenes TEM-Bild), Metallatome in einer Dreiecks- oder hexagonalen Konfiguration in den Kristallanteilen angeordnet. Es gibt jedoch keine Regelmäßigkeit der Anordnung von Metallatomen zwischen unterschiedlichen Kristallanteilen.
Aus den Ergebnissen des Querschnitts-TEM-Bilds und des ebenen TEM-Bilds wird eine Ausrichtung in den Kristallanteilen der CAAC-OS-Schicht gefunden.
Eine CAAC-OS-Schicht wird einer Strukturanalyse mit einer Röntgenbeugungsvorrichtung (XRD-Vorrichtung) unterzogen. Beispielsweise wenn die CAAC-OS-Schicht, die einen InGaZnO₄-Kristall enthält, durch ein Verfahren außerhalb der Ebene analysiert wird, erscheint häufig ein Peak, wenn der Beugungswinkel (2θ) etwa 31° ist. Diese Spitze wird aus der (009)-Ebene des InGaZnO₄-Kristalls abgeleitet, was angibt, dass Kristalle in der CAAC-OS-Schicht eine c-Achsen-Ausrichtung aufweisen und dass die c-Achsen in einer Richtung ausgerichtet sind, die im Wesentlichen senkrecht zu der Formungsoberfläche oder Oberseite der CAAC-OS-Schicht ist.
Andererseits wenn die CAAC-OS-Schicht durch ein Verfahren innerhalb der Ebene analysiert wird, in dem ein Röntgenstrahl in eine Probe in einer Richtung eintritt, die im Wesentlichen senkrecht zu der c-Achse ist, erscheint häufig ein Peak, wenn 2θ etwa 56° ist. Dieser Peak wird aus der (110)-Ebene des InGaZnO₄-Kristalls abgeleitet. Hier wird eine Analyse (Φ-Abtastung) unter Bedingungen ausgeführt, bei denen die Probe um einen Normalenvektor einer Probenoberfläche als eine Achse (Φ-Achse) mit 2θ fest bei etwa 56° gedreht. In dem Fall, wenn die Probe eine Einkristall-Oxidhalbleiterschicht aus InGaZnO₄ ist, erscheinen sechs Peaks. Die sechs Peaks werden von den Kristallebenen abgeleitet, die äquivalent der (110)-Ebene sind. Andererseits wird in dem Fall einer CAAC-OS-Schicht ein Peak nicht deutlich beobachtet, selbst wenn Φ-Abtastung mit 2θ fest bei etwa 56° ausgeführt wird.
Gemäß den vorstehenden Ergebnissen sind in der CAAC-OS-Schicht, die eine c-Achsen-Ausrichtung aufweist, während die Richtungen der a-Achsen und der b-Achsen zwischen den Kristallanteilen verschieden sind, die c-Achsen in einer Richtung parallel zu einem Normalenvektor einer Formungsoberfläche oder einem Normalenvektor einer Oberseite ausgerichtet. Somit entspricht jede Metallatomschicht, die schichtartig angeordnet ist und die in dem Querschnitts-TEM-Bild beobachtet wird, einer Ebene parallel zu der a-b-Ebene des Kristalls.
Es wird darauf hingewiesen, dass der Kristallanteil gleichzeitig mit der Ablagerung der CAAC-OS-Schicht gebildet ist, oder durch Kristallisationsbehandlung wie z. B. Wärmebehandlung gebildet ist. Wie vorstehend beschrieben ist die c-Achse des Kristalls an einer Richtung parallel zu einem Normalenvektor einer Formungsoberfläche oder einem Normalenvektor einer Oberseite ausgerichtet. Somit kann, beispielsweise in dem Fall, wenn eine Form der CAAC-OS-Schicht durch Ätzen oder Ähnliches verändert wird, die c-Achse nicht notwendigerweise parallel zu einem Normalenvektor einer Formungsoberfläche oder einem Normalenvektor einer Oberseite der CAAC-OS-Schicht sein.
Ferner ist der Grad der Kristallinität in der CAAC-OS-Schicht nicht notwendigerweise einheitlich. Beispielsweise in dem Fall, wenn das Kristallwachstum, das zu der CAAC-OS-Schicht führt, aus der Nähe der Oberseite des Films auftritt, ist der Grad der Kristallinität in der Nähe der Oberseite in einigen Fällen höher als die in der Nähe der Formungsoberfläche. Ferner, wenn eine Verunreinigung zu der CAAC-OS-Schicht hinzugefügt wird, wird die Kristallinität in einem Bereich, zu dem die Verunreinigung hinzugefügt wird, verändert, und ein Grad der Kristallinität in der CAAC-OS-Schicht variiert abhängig von den Bereichen.
Es wird darauf hingewiesen, dass dann, wenn die CAAC-OS-Schicht mit einem InGaZnO₄-Kristall durch ein Verfahren außerhalb der Ebene analysiert wird, auch ein Peak von 2θ bei etwa 36° zusätzlich zu dem Peak von 2θ bei etwa 31° beobachtet werden kann. Der Peak von 2θ bei etwa 36° gibt an, dass ein Kristall, der keine c-Achsen-Ausrichtung aufweist, in dem Anteil der CAAC-OS-Schicht enthalten ist. Es ist vorzuziehen, dass in der CAAC-OS-Schicht ein Peak von 2θ bei etwa 31° erscheint und ein Peak von 2θ bei etwa 36° nicht erscheint.
Es gibt drei Verfahren zum Bilden einer CAAC-OS-Schicht.
Das erste Verfahren ist, eine Oxidhalbleiterschicht bei einer Temperatur im Bereich von 100°C bis 450°C zu bilden, in der Oxidhalbleiterschicht Kristallanteile zu bilden, in denen die c-Achsen in der Richtung parallel zu einem Normalenvektor einer Oberfläche, wo die Oxidhalbleiterschicht gebildet ist, oder einem Normalenvektor einer Oberfläche der Oxidhalbleiterschicht ausgerichtet sind.
Das zweite Verfahren ist, eine Oxidhalbleiterschicht mit einer kleinen Dicke zu bilden und sie dann bei einer Temperatur im Bereich von 200°C bis 700°C zu erwärmen, um in der Oxidhalbleiterschicht Kristallanteile zu bilden, in denen die c-Achsen in der Richtung parallel zu einem Normalenvektor einer Oberfläche, wo die Oxidhalbleiterschicht gebildet ist, oder einem Normalenvektor einer Oberfläche der Oxidhalbleiterschicht ausgerichtet sind.
Das dritte Verfahren ist, eine erste Oxidhalbleiterschicht mit einer kleinen Dicke zu bilden und sie dann bei einer Temperatur im Bereich von 200°C bis 700°C zu erwärmen, und eine zweite Oxidhalbleiterschicht zu bilden, um in der zweiten Oxidhalbleiterschicht Kristallanteile zu bilden, in denen die c-Achsen in der Richtung parallel zu einem Normalenvektor einer Oberfläche, wo die zweite Oxidhalbleiterschicht gebildet ist, oder einem Normalenvektor einer Oberfläche der zweiten Oxidhalbleiterschicht ausgerichtet sind.
In einem Transistor, der die CAAC-OS-Schicht als eine Oxidhalbleiterschicht verwendet, ist die Veränderung der elektrischen Eigenschaften aufgrund von Bestrahlen mit sichtbarem Licht oder ultraviolettem Licht klein. Somit weist der Transistor, der die CAAC-OS-Schicht als die Oxidhalbleiterschicht verwendet, eine hohe Zuverlässigkeit auf.
Ferner ist es vorzuziehen, dass die CAAC-OS-Schicht durch ein Sputterverfahren unter Verwendung eines polykristallinen Oxidhalbleiter-Sputtertargets gebildet wird. Wenn Ionen mit dem Sputtertarget kollidieren, kann ein Kristallbereich, der in dem Sputtertarget enthalten ist, von dem Target entlang einer a-b-Ebene getrennt werden; mit anderen Worten kann ein flacher plattenähnlicher oder kugelähnlicher Partikel, der eine Ebene aufweist, die parallel zu einer a-b-Ebene ist, von dem Sputtertarget abspringen. In diesem Fall erreicht der flache plattenähnliche oder kugelähnliche Partikel eine Oberfläche, auf der die CAAC-OS-Schicht aufgebracht werden soll, während er seinen Kristallzustand beibehält, wodurch die CAAC-OS-Schicht aufgebracht werden kann.
Zum Aufbringen der CAAC-OS-Schicht werden vorzugsweise die folgenden Bedingungen verwendet.
Durch Reduzieren der Mischung von Verunreinigungen während des Aufbringens kann verhindert werden, dass der Kristallzustand durch die Verunreinigungen unterbrochen wird. Beispielsweise können die Konzentrationen von Verunreinigungen (z. B. Wasserstoff, Wasser, Kohlenstoffdioxid oder Stickstoff), die in der Depositionskammer vorhanden sind, reduziert werden. Darüber hinaus können die Konzentrationen von Verunreinigungen in einem Depositionsgas reduziert werden. Insbesondere wird ein Depositionsgas, dessen Taupunkt –80°C oder niedriger ist, vorzugsweise –100°C oder niedriger, verwendet.
Durch Erhöhen der Erwärmungstemperatur der Oberfläche, auf der die CAAC-OS-Schicht gebildet wird (beispielsweise die Substraterwärmungstemperatur) während des Aufbringens, ist es wahrscheinlich, dass Migration eines gesputterten Partikels auftritt, nachdem der gesputterte Partikel die Oberfläche, auf der die CAAC-OS-Schicht gebildet wird, erreicht. Insbesondere ist die Temperatur der Oberfläche, auf der die CAAC-OS-Schicht gebildet wird, während des Aufbringens höher als oder gleich 100°C und niedriger als oder gleich 740°C, vorzugsweise höher als oder gleich 150°C und niedriger als oder gleich 500°C. Durch Erhöhen der Temperatur der Oberfläche, auf der die CAAC-OS-Schicht gebildet wird, während des Aufbringens, wenn der flache plattenähnliche oder kugelähnliche gesputterte Partikel die Oberfläche erreicht, auf der die CAAC-OS-Schicht gebildet wird, tritt Migration auf der Oberfläche auf, so dass flache Ebenen der gesputterten Partikel an der Oberfläche angelagert werden.
Darüber hinaus ist es vorzuziehen, dass der relative Anteil von Sauerstoff in dem Depositionsgas erhöht wird und die Leistung optimiert wird, um Plasmabeschädigung bei dem Aufbringen zu reduzieren. Der relative Anteil von Sauerstoff in dem Depositionsgas ist 30 Vol.-% oder höher, vorzugsweise 100 Vol.-%.
Als ein Beispiel für das Sputtertarget ist nachstehend ein In-Ga-Zn-basiertes Oxidtarget beschrieben.
Das polykristalline In-Ga-Zn-basierte Oxidtarget wird hergestellt durch Mischen von InO_X-Pulver, GaO_Y-Pulver und ZnO_Z-Pulver einem vorbestimmten molaren Verhältnis, Anwenden von Druck und Ausführen von Wärmebehandlung bei einer Temperatur höher als oder gleich 1000°C und niedriger als oder gleich 1500°C. Diese Wärmebehandlung kann ausgeführt werden, während Kühlen ausgeführt wird, oder sie kann ausgeführt werden, während Aufwärmen ausgeführt wird. X, Y und Z sind jeweils eine gegebene positive Zahl. Hier ist das vorbestimmte molare Verhältnis von InO_X-Pulver zu GaO_Y-Pulver zu ZnO_Z-Pulver beispielsweise 2:2:1, 8:4:3, 3:1:1, 1:1:1, 4:2:3 oder 3:1:2. Die Arten der Pulver und das molare Verhältnis zum Mischen der Pulver können wie jeweils anwendbar abhängig von dem gewünschten Sputtertarget bestimmt werden.
Ferner kann die Oxidhalbleiterschicht eine Struktur aufweisen, in der mehreren Oxidhalbleiterschichten übereinander geschichtet sind. Beispielsweise kann die Oxidhalbleiterschicht eine geschichtete Struktur einer ersten Oxidhalbleiterschicht und einer zweiten Halbleiterschicht aufweisen, die unter Verwendung von Metalloxiden mit unterschiedlichen Atomverhältnissen gebildet sind. Beispielsweise kann die erste Oxidhalbleiterschicht gebildet sein unter Verwendung eines aus einem Oxid, das zwei Arten von Metall enthält, einem Oxid, das drei Arten von Metall enthält, und einem Oxid, das vier Arten von Metall enthält, und die zweite Oxidhalbleiterschicht kann gebildet sein unter Verwendung eines des Vorstehenden, das von demjenigen, das für die erste Oxidhalbleiterschicht verwendet wird, verschieden ist.
Alternativ kann die Oxidhalbleiterschicht eine Zweischichtstruktur aufweisen, wobei die Elementarbestandteile der ersten Oxidhalbleiterschicht und der zweiten Oxidhalbleiterschicht dieselben sind, während die Atomverhältnisse der Elementarbestandteile der ersten Oxidhalbleiterschicht und der zweiten Oxidhalbleiterschicht verschieden sind. Beispielsweise kann die erste Oxidhalbleiterschicht In, Ga und Zn in einem Atomverhältnis von 3:1:2 enthalten, und die zweite Oxidhalbleiterschicht kann In, Ga und Zn in einem Atomverhältnis von 1:1:1 enthalten. Alternativ kann die erste Oxidhalbleiterschicht In, Ga und Zn in einem Atomverhältnis von 2:1:3 enthalten, und die zweite Oxidhalbleiterschicht kann In, Ga und Zn in einem Atomverhältnis von 1:3:2 enthalten. Es wird darauf hingewiesen, dass ein relativer Anteil jedes Atoms in dem Atomverhältnis der Oxidhalbleiterschicht innerhalb eines Bereichs von ±20% als Fehler variiert.
In diesem Fall ist in einer aus der ersten Oxidhalbleiterschicht und der zweiten Oxidhalbleiterschicht, die näher an der Gate-Elektrode ist (die Oxidhalbleiterschicht auf der Kanalseite), das Atomverhältnis von In zu Ga vorzugsweise wie folgt: In Ga. In der anderen Oxidhalbleiterschicht, die weiter von der Gate-Elektrode entfernt ist (die Oxidhalbleiterschicht auf der Rückkanalseite), Atomverhältnis Verhältnis von In zu Ga vorzugsweise wie folgt: In < Ga. Mit einer Schichtstruktur dieser Oxidhalbleiterschichten kann ein Transistor, der eine hohe Feldeffektbeweglichkeit aufweist, gebildet werden. Andererseits erfüllt das Atomverhältnis von In zu Ga in der Oxidhalbleiterschicht näher an der Gate-Elektrode (die Oxidhalbleiterschicht auf der Kanalseite) die Relation In < Ga, und das Atomverhältnis von In zu Ga in der Oxidhalbleiterschicht auf der Rückkanalseite erfüllt die Relation In ≥ Ga, wodurch eine Variation der Schwellenspannung eines Transistors aufgrund einer Änderung mit der Zeit oder eines Zuverlässigkeitstest reduziert sein kann.
Die erste Oxidhalbleiterschicht, die In, Ga und Zn in einem Atomverhältnis von 1:3:2 enthält, kann durch ein Sputterverfahren unter Verwendung eines Oxidtargets mit einem Atomverhältnis von 1:3:2 unter den Bedingungen, wenn die Substrattemperatur Zimmertemperatur ist und ein Sputtergas Argon oder ein Mischgas aus Argon und Sauerstoff ist, gebildet sein. Die zweite Oxidhalbleiterschicht, die In, Ga und Zn in einem Atomverhältnis von 3:1:2 enthält, kann durch ein Sputterverfahren unter Verwendung eines Oxidtargets mit einem atomaren Verhältnis von 3:1:2 auf eine Weise ähnlich der der ersten Oxidhalbleiterschicht gebildet sein.
Alternativ kann die Oxidhalbleiterschicht eine Dreischichtstruktur aus einer ersten Oxidhalbleiterschicht, einer zweiten Oxidhalbleiterschicht und einer dritten Oxidhalbleiterschicht aufweisen, in der die Elementarbestandteile davon dieselben sind und die Atomverhältnisse der Elementarbestandteile der ersten Oxidhalbleiterschicht, der zweiten Oxidhalbleiterschicht und der dritten Oxidhalbleiterschicht verschieden sind. Der Fall, wenn die Oxidhalbleiterschicht eine Dreischichtstruktur aufweist, wird mit Bezug auf 29 beschrieben.
In einem in 29 dargestellten Transistor sind eine erste Oxidhalbleiterschicht 199a, eine zweite Oxidhalbleiterschicht 199b und eine dritte Oxidhalbleiterschicht 199c in dieser Reihenfolge übereinander geschichtet von Seite der der Gate-Isolierschicht 127. Als ein Material der ersten Oxidhalbleiterschicht 199a und der dritten Oxidhalbleiterschicht 199c ist ein Material verwendet, das durch InM1_xZn_yO_z (x ≥ 1, y > 1, z > 0, M1 = Ga, Hf oder Ähnliches) repräsentiert wird. Es wird darauf hingewiesen, dass in dem Fall, wenn ein Material der ersten Oxidhalbleiterschicht 199a und der dritten Oxidhalbleiterschicht 199c Ga enthält, ein Material, das einen großen Anteil von Ga enthält, insbesondere ein Material, der durch InM1_xZn_yO_z repräsentiert ist, wobei x größer als 10 ist, nicht geeignet ist, weil bei dem Aufbringen Pulver erzeugt werden könnte.
Als ein Material der zweiten Oxidhalbleiterschicht 199b wird ein Material verwendet, das durch InM2_xZn_yO_z (x ≥ 1, y ≥ x, z > 0, M2 = Ga, Sn oder Ähnliches) repräsentiert sein kann.
Materialien der ersten bis dritten Oxidhalbleiterschicht 199a bis 199c werden geeignet ausgewählt, so dass eine Wannenstruktur gebildet wird, in der das Leitungsband der zweiten Oxidhalbleiterschicht 199b tiefer ab dem Vakuumniveau als die Leitungsbänder der ersten und der dritten Oxidhalbleiterschicht 199a und 199c ist.
Es wird darauf hingewiesen, dass Silizium und Kohlenstoff, die Elemente der Gruppe 14 sind, Donorversorgungsquellen in einer Oxidhalbleiterschicht sind, so dass Silizium oder Kohlenstoff, die in einer Oxidhalbleiterschicht enthalten sind, diese zu einem n-Typ machen. Somit ist die Konzentration von Silizium, das in einer Oxidhalbleiterschicht enthalten ist, und die Konzentration von Kohlenstoff, der in einer Oxidhalbleiterschicht enthalten ist, jeweils kleiner als oder gleich 3 × 10¹⁸/cm³, vorzugswiese kleiner als oder gleich 3 × 10¹⁷/cm³. Es ist besonders vorzuziehen, eine Struktur einzusetzen, in der die erste und die dritte Oxidhalbleiterschicht 199a und 199c die zweite Oxidhalbleiterschicht 199b, die als Ladungsträgerweg dient, zwischen sich eingeschoben aufweisen oder sie umgeben, so dass eine große Anzahl von Elementen der Gruppe 14 nicht in die zweite Oxidhalbleiterschicht 199b eindringen. Das heißt, die erste und die zweite Oxidhalbleiterschicht 199a und 199c können auch als Sperrschichten bezeichnet werden, die verhindern, dass Elemente der Gruppe 14 wie z. B. Silizium und Kohlenstoff in die zweite Oxidhalbleiterschicht 199b eindringen.
Beispielsweise kann das Atomverhältnis von In zu Ga und Zn in der ersten Oxidhalbleiterschicht 199a 1:3:2 sein, das Atomverhältnis von In zu Ga und Zn in der zweiten Oxidhalbleiterschicht 199b kann 3:1:2 sein, und das Atomverhältnis von In zu Ga und Zn in der dritten Oxidhalbleiterschicht 199c kann 1:1:1 sein. Es wird darauf hingewiesen, dass die dritte Oxidhalbleiterschicht 199c durch ein Sputterverfahren unter Verwendung eines Oxidtargets, das In, Ga und Zn in einem Atomverhältnis von 1:1:1 enthält, gebildet sein kann.
Alternativ kann eine Dreischichtstruktur eingesetzt werden, in der die erste Oxidhalbleiterschicht 199a In, Ga und Zn in einem Atomverhältnis von 1:3:2 enthält, die zweite Oxidhalbleiterschicht 199b In, Ga und Zn in einem Atomverhältnis von 1:1:1 oder 1:3:2 enthält, und die dritte Oxidhalbleiterschicht 199c In, Ga und Zn in einem Atomverhältnis von 1:3:2 enthält.
Da die Elementarbestandteile der ersten bis dritten Oxidhalbleiterschichten 199a bis 199c dieselben sind, weist die zweite Oxidhalbleiterschicht 199b weniger Defektzustände (Haftniveaus) an der Grenzfläche mit der ersten Oxidhalbleiterschicht 199a auf. Insbesondere sind die Defektzustände (Haftniveaus) weniger als diejenigen an der Grenzfläche zwischen der Gate-Isolierschicht 127 und der ersten Oxidhalbleiterschicht 199a. Aus diesem Grund kann, wenn die Oxidhalbleiterschichten in der vorstehenden Weise übereinander geschichtet sind, eine Variation der Schwellenspannung eines Transistors aufgrund einer Änderung mit der Zeit oder eines Zuverlässigkeitstests reduziert sein.
Ferner kann, wenn Materialien der ersten bis dritten Oxidhalbleiterschicht 199a bis 199c geeignet ausgewählt sind, so dass eine Wannenstruktur gebildet ist, in der das Leitungsband der zweiten Oxidhalbleiterschicht 199b tiefer ab einem Vakuumniveau ist als die Leitungsbänder der ersten und der dritten Oxidhalbleiterschicht, die Feldeffektbeweglichkeit des Transistors erhöht sein und eine Variation der Schwellenspannung des Transistors aufgrund einer Änderung mit der Zeit oder eines Zuverlässigkeitstests kann reduziert sein.
Ferner können die erste bis dritte Oxidhalbleiterschicht 199a bis 199c unter Verwendung von Oxidhalbleiterschichten gebildet sein, die unterschiedliche Kristallinitäten aufweisen. Das heißt, die erste bis dritte Oxidhalbleiterschicht kann unter Verwendung irgendeiner aus einer Einkristall-Oxidhalbleiterschicht, einer polykristallinen Oxidhalbleiterschicht, einer mikrokristallinen Oxidhalbleiterschicht, einer amorphen Oxidhalbleiterschicht und einer CAAC-OS-Schicht gebildet sein, wie jeweils anwendbar gebildet sein. Wenn eine amorphe Oxidhalbleiterschicht als eine aus der ersten bis dritten Oxidhalbleiterschicht 199a bis 199c verwendet wird, wird interne Belastung oder externe Belastung der Oxidhalbleiterschicht abgebaut, Variationen der Eigenschaften eines Transistors werden reduziert und eine Variation der Schwellenspannung des Transistors aufgrund einer Änderung mit der Zeit oder eines Zuverlässigkeitstests kann reduziert sein.
Wenigstens die zweite Oxidhalbleiterschicht 199b, die als ein Kanalbildungsbereich dienen kann, ist vorzugsweise eine CAAC-OS-Schicht. Eine Oxidhalbleiterschicht auf der Rückkanalseite, in dieser Ausführungsform die dritte Oxidhalbleiterschicht 199c, ist vorzugsweise eine amorphe Oxidhalbleiterschicht oder eine CAAC-OS-Schicht. Mit einer solchen Struktur kann eine Variation der Schwellenspannung des Transistors aufgrund einer Änderung mit der Zeit oder eines Zuverlässigkeitstests reduziert sein.
Es wird darauf hingewiesen, dass Strukturen und Ähnliches, die in dieser Ausführungsform beschrieben sind, wie jeweils anwendbar mit jeder der Strukturen und Ähnlichem, die in den andren Ausführungsformen und dem Ausführungsbeispiel beschrieben sind, kombiniert sein können.
(Beispiel 6)
Eine Halbleitervorrichtung (auch als eine Anzeigevorrichtung bezeichnet), die eine Anzeigefunktion aufweist, kann unter Verwendung eines Transistors und eines Kondensator hergestellt sein, wobei Beispiele für diese in den vorstehenden Ausführungsformen beschrieben sind. Ferner kann ein Teil einer oder eine gesamte Treiberschaltung, die einen Transistor enthält, über einem Substrat gebildet sein, wobei ein Pixelabschnitt gebildet ist, wodurch ein System-auf-Bedienfeld gebildet sein kann. In dieser Ausführungsform werden Beispiele von Anzeigevorrichtungen, die den Transistor verwenden, für den Beispiele in den vorstehenden Ausführungsformen gezeigt sind, mit Bezug auf die 30A bis 30C, die 31A und 31B und die 32A bis 32C beschrieben. Die 31A und 31B sind Querschnittsansichten, die Querschnittsstrukturen darstellen, die entlang der gestrichelt-gepunkteten Linie M-N in 30B aufgenommen sind. Es wird darauf hingewiesen, dass die 31A und 31B jeweils nur einen Teil der Struktur eines Pixelabschnitts darstellen.
In 30A ist ein Dichtmittel 905 vorgesehen, um einen Pixelabschnitt 902 zu umgeben, der über einem ersten Substrat 901 vorgesehen ist, und der Pixelabschnitt 902 ist mit dem Dichtmittel 905 und einem zweiten Substrat 906 abgedichtet. In 30A ist sowohl eine Signalleitungstreiberschaltung 903 als auch eine Abtastleitungstreiberschaltung 904 unter Verwendung eines Einkristallhalbleiters oder eines polykristallinen Halbleiters über einem getrennt vorbereiteten Substrat gebildet und in einem Bereich, der sich von dem Bereich, der von dem Dichtmittel 905 umgeben ist, unterscheidet, über dem ersten Substrat 901 montiert. Ferner sind verschiedene Signale und Potentiale an die Signalleitungstreiberschaltung 903, die Abtastleitungstreiberschaltung 904 und den Pixelabschnitt 902 aus flexiblen Leiterplatten (FPCs) 918a und 918b angelegt.
In den 30B und 30C ist ein Dichtmittel 905 vorgesehen, so dass es den Pixelabschnitt 902 und die Abtastleitungstreiberschaltung 904, die über dem ersten Substrat 901 vorgesehen sind, umgibt. Das zweite Substrat 906 ist über dem Pixelabschnitt 902 und der Abtastleitungstreiberschaltung 904 vorgesehen. Somit sind der Pixelabschnitt 902 und die Abtastleitungstreiberschaltung 904 zusammen mit einem Anzeigeelement, mit dem ersten Substrat 901, dem Dichtmittel 905 und dem zweiten Substrat 906 abgedichtet. In den 30B und 30C ist die Signalleitungstreiberschaltung 903, die unter Verwendung eines Einkristallhalbleiters oder eines polykristallinen Halbleiters über einem Substrat, das getrennt vorbereitet ist, gebildet ist, in einem Bereich montiert, der von dem Bereich verschieden ist, der durch das Dichtmittel 905 über dem ersten Substrat 901 umgeben ist. In den 30B und 30C sind verschiedene Signale und Potentiale an die Signalleitungstreiberschaltung 903, die Abtastleitungstreiberschaltung 904 und den Pixelabschnitt 902 aus einer FPC 918 angelegt.
Obwohl die 30B und 30C jeweils ein Beispiel darstellen, in dem die Signalleitungstreiberschaltung 903 getrennt gebildet und auf dem ersten Substrat 901 montiert ist, ist diese Struktur nicht notwendigerweise eingesetzt. Die Abtastleitungstreiberschaltung kann getrennt gebildet und dann montiert sein, oder nur ein Teil der Signalleitungstreiberschaltung oder ein Teil der Abtastleitungstreiberschaltung kann getrennt gebildet und dann montiert sein.
Es wird darauf hingewiesen, dass ein Verbindungsverfahren einer getrennt gebildeten Treiberschaltung nicht besonders eingeschränkt ist, und ein Chip-auf-Glas-Verfahren (COG-Verfahren), ein Drahtbondingverfahren, ein automatisiertes Folienbonding-Verfahren (TAB-Verfahren) oder Ähnliches kann verwendet werden. 30A stellt ein Beispiel dar, in dem die Signalleitungstreiberschaltung 903 und die Abtastleitungstreiberschaltung 904 durch ein COG-Verfahren montiert sind. 30B stellt ein Beispiel dar, in dem die Signalleitungstreiberschaltung 903 durch ein COG-Verfahren montiert ist. 30C stellt ein Beispiel dar, in dem die Signalleitungstreiberschaltung 903 durch ein TAB-Verfahren montiert ist.
Die Anzeigevorrichtung enthält in Ihrer Kategorie ein Bedienfeld, in dem ein Anzeigeelement abgedichtet ist, und ein Modul, in dem ein IC und Ähnliches, das eine Steuereinheit enthält, auf dem Bedienfeld montiert ist.
Es wird darauf hingewiesen, dass sich die Anzeigevorrichtung in dieser Spezifikation auf eine Bildanzeigevorrichtung oder eine Anzeigevorrichtung bezieht. Die Anzeigevorrichtung kann als eine Lichtquelle (die eine Beleuchtungsvorrichtung enthält) dienen. Darüber hinaus enthält die Anzeigevorrichtung außerdem alle folgenden Module in ihrer Kategorie: ein Modul, an dem ein Verbindungselement wie z. B. ein FPC oder ein TOP angebracht ist; ein Modul, das ein TOP, an dem oben eine Verdrahtungsplatte vorgesehen ist, aufweist; und ein Modul, in das eine integrierte Schaltung (IC) direkt auf einem Anzeigeelement durch ein COG-Verfahren montiert ist.
Der Pixelabschnitt und die Abtastleitungstreiberschaltung, die über dem ersten Substrat vorgesehen sind, enthalten mehrere Transistoren; jeder der in den vorstehenden Ausführungsformen beschriebenen Transistoren kann darin verwendet werden.
Als das in der Anzeigevorrichtung vorgesehene Anzeigeelement kann ein Flüssigkristallelement (auch als Flüssigkristallanzeigeelement bezeichnet) oder ein lichtemittierendes Element (auch als lichtemittierendes Anzeigeelement bezeichnet) verwendet sein. Das lichtemittierende Element enthält in seiner Kategorie ein Element, dessen Luminanz durch Strom oder Spannung gesteuert wird, und enthält insbesondere in seiner Kategorie ein anorganisches Elektroluminiszenz-Element (EL-Element) und ein organisches EL-Element. Darüber hinaus kann ein Anzeigemedium, dessen Kontrast durch einen elektrischen Effekt elektronischer Tinte oder Ähnliches gesteuert wird, verwendet werden. Die 31A und 31B stellen jeweils ein Beispiel einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung dar, die ein Flüssigkristallelement als ein Anzeigeelement enthält.
Die in 31A dargestellte Flüssigkristallanzeigevorrichtung ist eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit einer vertikalen elektrischen Feldmode. Die Flüssigkristallanzeigevorrichtung enthält eine Verbindungsanschlusselektrode 915 und eine Anschlusselektrode 916. Die Verbindungsanschlusselektrode 915 und die Anschlusselektrode 916 sind mit einem Anschluss, der in der FPC 918 enthalten ist, durch ein anisotropes leitendes Mittel 919 verbunden.
Die Verbindungsanschlusselektrode 915 ist unter Verwendung derselben leitenden Schicht wie eine erste Elektrode 930 gebildet. Die Anschlusselektrode 916 ist unter Verwendung derselben leitenden Schicht wie Source- und Drain-Elektroden der Transistoren 910 und 911 gebildet.
Ferner enthält sowohl der Pixelabschnitt 902 als auch die Abtastleitungstreiberschaltung 904, die über dem ersten Substrat 901 vorgesehen sind, mehrere Transistoren, und der Transistor 910, der in dem Pixelabschnitt 902 enthalten ist, und der Transistor 911, der in der Abtastleitungstreiberschaltung 904 enthalten ist, sind als Beispiele dargestellt. Die Isolierschicht 924, die der Isolierschicht 129, der Isolierschicht 131 und der Isolierschicht 132 in Beispiel 1 entspricht, ist über dem Transistor 910 und dem Transistor 911 vorgesehen. Es wird darauf hingewiesen, dass eine Isolierschicht 923 als eine Basisschicht dient.
In dieser Ausführungsform kann der in Ausführungsform 1 beschriebene Transistor als der Transistor 910 verwendet sein. Ferner kann der in Ausführungsform 5 beschriebene Transistor, in dem die leitende Schicht 917 an einer Position vorgesehen ist, die einen Teil des Kanalbildungsbereichs in der Oxidhalbleiterschicht von Transistor 911 überlappt, als der Transistor 911 verwendet sein. Ein Kondensator 926 ist unter Verwendung einer Oxidhalbleiterschicht 927, der Isolierschicht 924 und der ersten Elektrode 930 gebildet. Die Oxidhalbleiterschicht 927 ist mit einer Kondensatorleitung 929 durch eine Elektrode 928 verbunden. Die Elektrode 928 ist unter Verwendung derselben Materialien und Schritte wie die Source- und Drain-Elektroden der Transistoren 910 und 911 gebildet. Der Kondensatorleitung 929 ist unter Verwendung derselben Materialien und Schritte wie die Gate-Elektroden der Transistoren 910 und 911 gebildet. Obwohl der in Beispiel 1 beschriebene Kondensator hier als der Kondensator 926 dargestellt ist, kann jeder der Kondensatoren in den anderen Ausführungsformen hier verwendet sein, wie jeweils anwendbar.
Der Transistor 910, der in dem Pixelabschnitt 902 enthalten ist, ist mit einem Anzeigeelement elektrisch verbunden, so dass ein Anzeigefeld gebildet ist. Es gibt keine spezielle Beschränkung für das Anzeigeelement, solange eine Anzeige ausgeführt werden kann, und jede der verschiedenen Arten von Anzeigeelementen kann verwendet sein.
Ein Flüssigkristallelement 913, das als Anzeigeelement dient, enthält die erste Elektrode 930, eine zweite Elektrode 931 und eine Flüssigkristallschicht 908. Eine Isolierschicht 932 und eine Isolierschicht 933, von denen jede als eine Ausrichtungsschicht dient, sind so vorgesehen, dass die Flüssigkristallschicht 908 dazwischen eingeschoben ist. Die zweite Elektrode 931 ist auf der Seite des zweiten Substrats 906 vorgesehen, und die erste Elektrode 930 überlappt mit der zweiten Elektrode 931 mit der dazwischen eingeschobenen Flüssigkristallschicht 908.
Die erste Elektrode und die zweite Elektrode (von denen jede auch als eine Pixelelektrode, eine gemeinsame Elektrode, eine Gegenelektrode oder Ähnliches bezeichnet ist) zum Anlegen von Spannung an das Anzeigeelement kann lichtdurchlässige Eigenschaften oder lichtreflektierende Eigenschaften aufweisen, was von der Richtung, in der Licht extrahiert wird, der Position, an der die Elektrode vorgesehen ist, und der Musterstruktur der Elektrode abhängt.
Die erste Elektrode 930 und die zweite Elektrode 931 können unter Verwendung von Materialien, die denen der Pixelelektrode 121 und der Gegenelektrode 154 in Beispiel 1 ähnlich sind, gebildet sein, wie jeweils anwendbar.
Ein Abstandshalter 935 ist ein säulenartiger Abstandshalter, der durch selektives Ätzen einer Isolierschicht erhalten ist und vorgesehen ist, um den Abstand (Zellenlücke) zwischen der ersten Elektrode 930 und der zweiten Elektrode 931 zu steuern. Alternativ kann ein sphärischer Abstandshalter verwendet sein.
In dem Fall, wenn ein Flüssigkristallelement als das Anzeigeelement verwendet wird, kann thermotroper Flüssigkristall, niedermolekularer Flüssigkristall, hochmolekularer Flüssigkristall, polymer dispergierter Flüssigkristall, ferroelektrischer Flüssigkristall, anti-ferroelektrischer Flüssigkristall oder Ähnliches verwendet sein. Ein solches Flüssigkristallmaterial zeigt eine cholesterische Phase, eine smektische Phase, eine kubische Phase, eine chiral nematische Phase, eine isotrope Phase oder Ähnliches, abhängig von einem Zustand.
Alternativ kann Flüssigkristall, der eine blaue Phase zeigt und für den eine Ausrichtungsschicht unnötig ist, verwendet sein. Eine blaue Phase ist eine aus Flüssigkristallphasen, die erzeugt wird, unmittelbar bevor sich eine cholesterische Phase in eine isotrope Phase verwandelt, während die Temperatur des cholesterischen Flüssigkristalls erhöht wird. Die blaue Phase erscheint nur in einem engen Temperaturbereich; deshalb wird eine Flüssigkristallzusammensetzung, in die ein chirales Material gemischt ist, um den Temperaturbereich zu erweitern, für die Flüssigkristallschicht verwendet. Es wird darauf hingewiesen, dass der Ausrichtungsfilm unter Verwendung eines organischen Harzes, das Wasserstoff, Wasser oder Ähnliches enthält, gebildet ist, was die elektrischen Eigenschaften des Transistors in der Halbleitervorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung herabsetzen kann. In Anbetracht des Vorstehenden ermöglicht das Verwenden von Flüssigkristall, der eine blaue Phase zeigt, für die Flüssigkristallschicht 160 die Herstellung der Halbleitervorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ohne ein organisches Harz, so dass die Halbleitervorrichtung hoch zuverlässig sein kann.
Das erste Substrat 901 und das zweite Substrat 906 sind an Ort und Stelle durch das Dichtmittel 925 befestigt. Als das Dichtmittel 925 kann ein organisches Harz wie z. B. ein wärmeaushärtendes Harz oder ein lichtaushärtendes Harz verwendet werden. Das Dichtmittel 925 ist in Kontakt mit der Isolierschicht 924. Das Dichtmittel 925 entspricht dem Dichtmittel 905, das in den 30A bis 30C dargestellt ist.
In der Flüssigkristallanzeigevorrichtung sind eine schwarze Matrix (lichtundurchlässige Schicht), ein optisches Element (ein optisches Substrat) wie z. B. ein polarisierendes Element, ein Verzögerungselement oder ein Antireflexionselement und Ähnliches wie jeweils anwendbar vorgesehen. Beispielsweise kann Zirkularpolarisation durch Verwenden eines polarisierenden Substrats und eines Verzögerungssubstrats erhalten sein. Zusätzlich können ein Hintergrundlicht, ein Seitenlicht oder Ähnliches als eine Lichtquelle verwendet sein.
Da der Transistor infolge statischer Elektrizität oder Ähnlichem leicht beschädigt wird, ist vorzugsweise eine Schutzschaltung zum Schützen der Treiberschaltung vorgesehen. Die Schutzschaltung ist vorzugsweise unter Verwendung eines nichtlinearen Elements gebildet.
Als Nächstes wird eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit transversaler elektrischer Feldmode mit Bezug auf 31B beschrieben. 31A ist eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit FFS-Mode, die ein Beispiels für Flüssigkristallanzeigevorrichtungen mit transversaler elektrischer Feldmode ist. Eine Struktur, die von der der in Beispiel 3 beschriebenen Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit transversaler elektrischer Feldmode verschieden ist, wird beschrieben.
In der in 31B dargestellten Flüssigkristallanzeigevorrichtung ist die Verbindungsanschlusselektrode 915 unter Verwendung desselben Materials und derselben Schritte wie die erste Elektrode 940 gebildet, und die Anschlusselektrode 916 ist unter Verwendung desselben Materials und derselben Schritte wie die Source- und Drain-Elektroden der Transistoren 910 und 911 gebildet.
Ein Flüssigkristallelement 943 enthält die erste Elektrode 940, eine zweite Elektrode 941 und die Flüssigkristallschicht 908, die über der Isolierschicht 924 gebildet sind. Die erste Elektrode 940 kann unter Verwendung des Materials der ersten Elektrode 930, die in 31A dargestellt ist, gebildet sein, wie jeweils anwendbar. Die ebene Form der ersten Elektrode 940 ist eine kammartige Form, eine treppenähnliche Form, eine leiterähnliche Form oder Ähnliches. Die zweite Elektrode 941 arbeitet als eine gemeinsame Elektrode und kann auf eine Weise, die ähnlich der der in Beispiel 1 beschriebenen Halbleiterschicht 119 ist, gebildet sein. Die Isolierschicht 924 ist zwischen der ersten Elektrode 940 und der zweiten Elektrode 941 vorgesehen.
Die zweite Elektrode 941 ist mit einer gemeinsamen Verdrahtung 946 durch eine Elektrode 945 verbunden. Es wird darauf hingewiesen, dass die Elektrode 945 unter Verwendung derselben leitenden Schicht wie die Source- und Drain-Elektroden der Transistoren 910 und 911 gebildet ist. Die gemeinsame Verdrahtung 946 ist unter Verwendung desselben Materials und derselben Schritte wie die Gate-Elektroden der Transistoren 910 und 911 gebildet. Obwohl die Beschreibung hier unter Verwendung des in Beispiel 1 beschriebenen Kondensators als das Flüssigkristallelement 943 vorgenommen wurde, kann jeder der in den anderen Ausführungsformen beschriebenen Kondensatoren verwendet werden, wie jeweils anwendbar.
Die 32A bis 32C stellen Beispiele der Flüssigkristallanzeigevorrichtung in 31A dar, in denen ein gemeinsamer Verbindungsabschnitt (Kontaktstellenabschnitt) über dem Substrat 901 gebildet ist, um mit der zweiten Elektrode 931, die über dem Substrat 906 vorgesehen ist, elektrisch verbunden zu sein.
Der gemeinsame Verbindungsabschnitt ist in einer Position, die das Dichtmittel 925 überlappt, zum Bonden des Substrats 901 und des Substrats 906 vorgesehen und ist mit der zweiten Elektrode 931 durch leitende Partikel, die in dem Dichtmittel 925 enthalten sind, elektrisch verbunden. Alternativ ist der gemeinsame Verbindungsabschnitt in einer Position vorgesehen, die das Dichtmittel nicht überlappt (außer dem Pixelabschnitt), und eine Paste, die leitende Partikel enthält, ist getrennt von dem Dichtmittel 925 vorgesehen, so dass sie mit dem gemeinsamen Verbindungsabschnitt überlappt, wodurch der gemeinsame Verbindungsabschnitt mit der zweiten Elektrode 931 elektrisch verbunden ist.
32A ist eine Querschnittsansicht des gemeinsamen Verbindungsabschnitts, aufgenommen entlang I-J in der Draufsicht in 32B.
Eine gemeinsame Potentialleitung 975 ist über einer Gate-Isolierschicht 922 vorgesehen und ist unter Verwendung desselben Materials und derselben Schritte wie die Source- und Drain-Elektroden 971 und 973 des Transistors 910, der in den 32A und 32C dargestellt ist, gebildet.
Ferner ist die gemeinsame Potentialleitung 975 mit der Isolierschicht 924 abgedeckt, und mehrere Öffnungen sind in der Isolierschicht 924 an Positionen, die die gemeinsame Potentialleitung 975 überlappen, gebildet. Diese Öffnungen sind durch dieselben Schritte wie ein Kontaktloch, das die erste Elektrode 930 und die Source-Elektrode 971 oder die Drain-Elektrode 973 des Transistors 910 verbindet, gebildet.
Ferner ist die gemeinsame Potentialleitung 975 mit der gemeinsamen Elektrode 977 durch die Öffnungen verbunden. Die gemeinsame Elektrode 977 ist über der Isolierschicht 924 vorgesehen und unter Verwendung desselben Materials und derselben Schritte wie die Verbindungsanschlusselektrode 915 und die erste Elektrode 930 in dem Pixelabschnitt gebildet.
Auf diese Weise kann der gemeinsame Verbindungsabschnitt in demselben Prozess wie das Schaltelement in dem Pixelabschnitt 902 gebildet sein.
Die gemeinsame Elektrode 977 ist in Kontakt mit den leitenden Partikeln, die in dem Dichtmittel enthalten sind, und ist mit der zweiten Elektrode 931 des Substrats 906 elektrisch verbunden.
Alternativ, wie in 32C dargestellt, kann eine gemeinsame Potentialleitung 985 unter Verwendung desselben Materials und derselben Schritte wie die Gate-Elektrode des Transistors 910 gebildet sein.
In dem gemeinsamen Verbindungsabschnitt in 32C ist die gemeinsame Potentialleitung 985 unter der Gate-Isolierschicht 922 und der Isolierschicht 924 vorgesehen, und mehrere Öffnungen sind in der Gate-Isolierschicht 922 und der Isolierschicht 924 an Positionen, die die gemeinsame Potentialleitung 985 überlappen, gebildet. Diese Öffnungen sind durch Ätzen der Isolierschicht 924 und ferner selektives Ätzen der Gate-Isolierschicht 922, durch dieselben Schritte wie ein Kontaktloch, das die erste Elektrode 930 und die Source-Elektrode 971 oder die Drain-Elektrode 973 des Transistors 910 verbindet, gebildet.
Ferner ist die gemeinsame Potentialleitung 985 mit der gemeinsamen Elektrode 987 durch die Öffnungen verbunden. Die gemeinsame Elektrode 987 ist über der Isolierschicht 924 vorgesehen und unter Verwendung desselben Materials und derselben Schritte wie die Verbindungsanschlusselektrode 915 und die erste Elektrode 930 in dem Pixelabschnitt gebildet.
Wie vorstehend beschrieben ermöglicht das Verwenden des Transistors und Kondensators, die in der vorstehenden Ausführungsform beschrieben sind, die Herstellung einer Halbleitervorrichtung, die den Kondensator enthält, dessen Ladungskapazität erhöht ist, während das Öffnungsverhältnis verbessert ist. Als ein Ergebnis kann die Halbleitervorrichtung eine hervorragende Anzeigequalität aufweisen.
Ferner sind Sauerstofflücken und Verunreinigungen wie z. B. Wasserstoff in der Oxidhalbleiterschicht, die eine in dem Transistor enthaltene Halbleiterschicht ist, reduziert, so dass die Halbleitervorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vorteilhafte elektrische Eigenschaften aufweist.
Es wird darauf hingewiesen, dass Strukturen und Ähnliches, die in dieser Ausführungsform beschrieben sind, wie jeweils anwendbar mit jeder der Strukturen und Ähnlichem, die in den andren Ausführungsformen und dem Beispiel beschrieben sind, kombiniert sein können.
(Ausführungsform 3)
Die Halbleitervorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann in verschiedenen elektronischen Vorrichtungen (einschließlich Spielgeräten) verwendet werden. Beispiele für elektronische Vorrichtungen sind ein Fernsehgerät (auch als ein Fernsehapparat oder ein Fernsehempfänger bezeichnet), ein Monitor eines Computers oder Ähnliches, Kameras wie z. B. eine Digitalkamera und eine digitale Videokamera, ein digitaler Photorahmen, ein Mobiltelefon, ein tragbares Spielgerät, ein tragbares Informationsendgerät, eine Audiowiedergabevorrichtung, Spielgeräte (z. B. ein Pachinko-Gerät und ein Glücksspielautomat) und eine Spielekonsole. Die 33A bis 33C stellen Beispiele dieser elektronischen Vorrichtungen dar.
33A stellt einen Tisch 9000 dar, der einen Anzeigeabschnitt aufweist. In dem Tisch 9000 ist ein Anzeigeabschnitt 9003 in ein Gehäuse 9001 eingebaut, und ein Bild kann auf dem Anzeigeabschnitt 9003 angezeigt werden. Es wird darauf hingewiesen, dass das Gehäuse 9001 durch vier Beinabschnitte 9002 gelagert ist. Ferner ist ein Anschlusskabel 9005 zur Stromversorgung für das Gehäuse 9001 vorgesehen.
Jede der in den vorstehenden Ausführungsformen beschriebenen Halbleitervorrichtungen kann als der Anzeigeabschnitt 9003 verwendet werden. Somit kann der Anzeigeabschnitt 9003 eine hohe Anzeigequalität aufweisen.
Der Anzeigeabschnitt 9003 arbeitet als ein berührungssensitives Bedienfeld. Wenn ein/e Anwender/in angezeigte Tasten 9004, die auf dem Anzeigeabschnitt 9003 des Tisches 9000 angezeigt sind, mit seinem/ihrem Finger oder Ähnlichem berührt, kann der Anwender eine Bedienung auf dem Bildschirm und Dateneingabe ausführen. Ferner kann, wenn der Tisch hergestellt sein kann, um mit Haushaltsgeräten zu kommunizieren oder die Haushaltsgeräte zu steuern, der Tisch 9000 als eine Steuervorrichtung arbeiten, die die Haushaltsgeräte durch Bedienen auf dem Bildschirm steuert. Beispielsweise kann der Anzeigeabschnitt 9003 mit der Verwendung einer Halbleitervorrichtung, die eine Bildsensorfunktion aufweist, als ein berührungssensitives Bedienfeld arbeiten.
Ferner kann der Bildschirm des Anzeigeabschnitts 9003 senkrecht zu einem Boden platziert sein, wobei eine Drehbefestigung für das Gehäuse 9001 vorgesehen ist; somit kann der Tisch 9000 auch als ein Fernsehgerät verwendet werden. Wenn ein Fernsehberät, das einen großen Bildschirm aufweist, in einem kleinen Zimmer aufgestellt ist, ist ein offener Raum reduziert; wenn ein Anzeigeabschnitt jedoch in einen Tisch eingebaut ist, kann ein Raum in dem Zimmer effizient verwendet werden.
33B stellt ein Fernsehgerät 9100 dar. In dem Fernsehgerät 9100 ist ein Anzeigeabschnitt 9103 in ein Gehäuse 9101 eingebaut, und ein Bild kann auf dem Anzeigeabschnitt 9103 angezeigt werden. Es wird darauf hingewiesen, dass das Gehäuse 9101 hier durch einen Standfuß 9105 gelagert ist.
Das Fernsehgerät 9100 kann mit einem Bedienschalter des Gehäuses 9101 oder einer getrennten Fernbedienung 9110 bedient werden. Kanäle und Lautstärke können mit einer Bedientaste 9109 der Fernbedienung 9110 gesteuert werden, so dass ein auf dem Anzeigeabschnitt 9103 angezeigtes Bild gesteuert werden kann. Darüber hinaus kann die Fernbedienung 9110 mit einem Anzeigeabschnitt 9107 zum Anzeigen von Daten, die aus der Fernbedienung 9110 ausgegeben werden, versehen sein.
Das in 33B dargestellte Fernsehgerät 9100 ist mit einem Empfänger, einem Modem und Ähnlichem versehen. Mit der Verwendung des Empfängers kann das Fernsehgerät 9100 allgemeine Fernsehsendungen empfangen. Darüber hinaus kann, wenn das Fernsehgerät 9100 über das Modem mit einem drahtgebundenen oder drahtlosen Kommunikationsnetz verbunden ist, Einweg- (von einem Sender zu einem Empfänger) oder Zweiweg-Datenkommunikation (zwischen einem Sender und einem Empfänger oder zwischen Empfängern) ausgeführt werden.
Jede der in den vorstehenden Ausführungsformen beschriebenen Halbleitervorrichtungen kann für die Anzeigeabschnitte 9103 und 9107 verwendet werden. Somit kann das Fernsehgerät eine hohe Anzeigequalität aufweisen.
33C stellt einen Computer 9200 dar, der einen Hauptkörper 9201, ein Gehäuse 9202, einen Anzeigeabschnitt 9203, eine Tastatur 9204, einen externen Verbindungsanschluss 9205 und eine Zeigevorrichtung 9206 enthält.
Jede der in den vorstehenden Ausführungsformen beschriebenen Halbleitervorrichtungen kann für den Anzeigeabschnitt 9203 verwendet werden. Somit kann der Computer 9200 eine hohe Anzeigequalität aufweisen.
Die 34A und 34B stellen ein klappbares Tablet-Endgerät dar. 34A stellt das Tablet-Endgerät in dem aufgeklappten Zustand dar. Das Tablet-Endgerät enthält ein Gehäuse 9630, einen Anzeigeabschnitt 9631a, einen Anzeigeabschnitt 9631b, eine Anzeigebetriebsartumschalttaste 9034, einen An-/Ausschalter 9035, eine Stromsparbetriebsartschalttaste 9036, ein Befestigungselement 9033 und einen Betriebstaste 9038.
Jede der in den vorstehenden Ausführungsformen beschriebenen Halbleitervorrichtungen kann für den Anzeigeabschnitt 9631a und den Anzeigeabschnitt 9631b verwendet werden, so dass das Tablet-Endgerät eine hohe Zuverlässigkeit aufweisen kann.
Ein berührungssensitives Bedienfeld 9632a kann in einem Teil des Anzeigeabschnitts 9631a vorgesehen sein, wobei in diesem Bedienfeld Daten durch Berühren angezeigter Bedientasten 9638 eingegeben werden können. Es wird darauf hingewiesen, dass die Hälfte des Anzeigeabschnitts 9631a nur eine Anzeigefunktion aufweist, und die andere Hälfte eine Funktion eines berührungssensitiven Bedienfelds aufweist. Die Struktur des Anzeigeabschnitts 9631a ist jedoch nicht darauf beschränkt, und die gesamte Fläche des Anzeigeabschnitts 9631a kann die Funktion eines berührungssensitiven Bedienfelds aufweisen. Beispielsweise kann eine Tastatur auf dem gesamten Anzeigeabschnitt 9631a angezeigt werden, um als ein berührungssensitives Bedienfeld verwendet zu werden, und der Anzeigeabschnitt 9631b kann als ein Anzeigebildschirm verwendet werden.
Ein berührungssensitives Bedienfeld 9632b kann in einem Teil des Anzeigeabschnitts 9631b wie in dem Anzeigeabschnitt 9631a vorgesehen sein. Wenn eine Tastaturanzeigeschalttaste 9639, die auf dem berührungssensitiven Bedienfeld angezeigt ist, mit einem Finger, einem Taststift oder Ähnlichem berührt wird, kann eine Tastatur auf dem Anzeigeabschnitt 9631b angezeigt werden.
Das berührungssensitive Bedienfeld 9632a und das berührungssensitive Bedienfeld 9632b können durch Berührungseingabe gleichzeitig gesteuert werden.
Die Anzeigemodusumschalttaste 9034 ermöglicht das Umschalten zwischen einer Querformatbetriebsart und einer Hochformatbetriebsart, Farbanzeige und Schwarzweißanzeige und Ähnlichem. Die Stromsparbetriebsartumschaltschalttaste 9036 ermöglicht das Optimieren der Anzeigeluminanz in Übereinstimmung mit der Menge von externem Licht, das verwendet wird, was durch einen optischen Sensor, der in das Tablet-Endgerät eingebaut ist, detektiert wird. Zusätzlich zu dem optischen Sensor können andere Detektionsvorrichtungen wie z. B. Sensoren zum Bestimmen der Neigung wie z. B. ein Gyroskop oder ein Beschleunigungssensor in das Tablet-Endgerät eingebaut sein.
Obwohl die Anzeigefläche des Anzeigeabschnitts 9631a dieselbe ist wie die des Anzeigeabschnitts 9631b in 34A, ist eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nicht speziell darauf beschränkt. Die Anzeigefläche des Anzeigeabschnitts 9631a kann von der des Anzeigeabschnitts 9631b verschieden sein, und ferner kann die Anzeigequalität des Anzeigeabschnitts 9631a von der des Anzeigeabschnitts 9631b verschieden sein. Beispielsweise kann einer der Anzeigeabschnitte 9631a und 9631b höher auflösende Bilder anzeigen als der andere.
34B stellt das Tablet-Endgerät in dem geschlossenen Zustand dar. Das Tablet-Endgerät enthält das Gehäuse 9630, eine Solarzelle 9633 und eine Lade- und Entladesteuerschaltung 9634. 34B stellt ein Beispiel dar, in dem die Lade- und Entladesteuerschaltung 9634 eine Batterie 9635 und einen Gleichstrom-Gleichstrom-Umsetzer 9636 enthält.
Da das Tablet-Endgerät klappbar ist, kann das Gehäuse 9630 geschlossen sein, wenn das Tablet-Endgerät nicht im Gebrauch ist. Somit können die Anzeigeabschnitte 9631a und 9631b geschützt sein, was es ermöglicht, dass das Tablet-Endgerät eine hohe Haltbarkeit und verbesserte Zuverlässigkeit für langfristigen Gebraucht aufweist.
Das in den 34A und 34B dargestellte Tablet-Endgerät kann außerdem eine Funktion zum Anzeigen verschiedener Arten von Daten (z. B. ein Standbild, ein bewegliches Bild und ein Textbild), eine Funktion zum Anzeigen eines Kalenders, eines Datums, der Zeit oder Ähnlichem auf dem Anzeigeabschnitt, eine Berührungseingabefunktion zum Bedienen oder Editieren von Daten, die auf dem Anzeigeabschnitt angezeigt sind, durch Berührungseingabe, eine Funktion zum Steuern der Verarbeitung verschiedener Arten von Software (Programme) und Ähnliches aufweisen.
Die Solarzelle 9633, die an einer Oberfläche des Tablet-Endgeräts befestigt ist, kann ein berührungssensitives Bedienfeld, einen Anzeigeabschnitt, einen Bildsignalprozessor und Ähnliches mit elektrischer Energie versorgen. Es wird darauf hingewiesen, dass die Solarzelle 9633 an einer oder beiden Oberflächen des Gehäuses 9630 vorgesehen sein kann und somit die Batterie 9635 effizient geladen werden kann. Die Verwendung einer Lithiumionen-Batterie als die Batterie 9635 weist Vorteile wie z. B. eine Größenreduzierung auf.
Die Struktur und Bedienung der in 34B dargestellten Lade- und Entladesteuerschaltung wird mit Bezug auf ein Blockdiagramm von 34C beschrieben. 34C stellt die Solarzelle 9633, die Batterie 9635, den Gleichstrom-Gleichstrom-Umsetzer 9636, einen Umsetzer 9637, die Schalter SW1 bis SW3 und den Anzeigeabschnitt 9631 dar. Die Batterie 9635, der Gleichstrom-Gleichstrom-Umsetzer 9636, der Umsetzer 9637 und die Schalter SW1 bis SW3 entsprechen der Lade- und Entladesteuerschaltung 9634 in 34B.
Zuerst wird ein Beispiel des Betriebs in einem Fall, wenn elektrische Energie durch die Solarzelle 9633 unter Verwendung von externem Licht erzeugt wird, beschrieben. Die Spannung des elektrischen Stroms, der durch die Solarzelle erzeugt wird, wird durch den Gleichstrom-Gleichstrom-Umsetzer 9636 erhöht oder erniedrigt, so dass der elektrische Strom eine Spannung zum Laden der Batterie 9636 aufweist. Wenn der Anzeigeabschnitt 9631 mit dem elektrischen Strom aus der Solarzelle 9633 betrieben wird, ist der Schalter SW1 angeschaltet, und die Spannung des elektrischen Stroms wird durch den Umsetzer 9637 auf eine Spannung, die zum Betreiben des Anzeigeabschnitts 9631 benötigt wird, erhöht oder erniedrigt. Zusätzlich, wenn keine Anzeige auf dem Anzeigeabschnitt 9631 ausgeführt wird, ist der Schalter SW1 abgeschaltet, und der Schalter SW2 ist angeschaltet, so dass die Batterie 9635 geladen werden kann.
Obwohl die Solarzelle 9633 als ein Beispiel eines Stromerzeugungsmittels beschrieben ist, gibt es keine spezielle Beschränkung für die Stromerzeugungsmittel, und die Batterie 9635 kann mit irgendeinem anderen Mittel wie z. B. einem piezoelektrischen Element oder einem thermoelektrischen Umsetzungselement (Peltier-Element) geladen werden. Beispielsweise kann die Batterie 9635 mit einem kontaktlosen Energieübertragungsmodul, das Laden durch drahtloses (ohne Kontakt) Übertragen und Empfangen elektrischer Energie ausführen kann, oder jedem anderen Lademittel, das in Kombination verwendet wird, geladen werden.
Die Strukturen und Ähnliches, die in dieser Ausführungsform beschrieben sind, können wie jeweils anwendbar mit jeder der Strukturen und Ähnlichem, die in den andren Ausführungsformen und dem Ausführungsbeispiel beschrieben sind, kombiniert sein.
[Ausführungsbeispiel 1]
In diesem Ausführungsbeispiel ist eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung unter Verwendung von Ausführungsform 1 hergestellt. Die Spezifikationen und das Anzeigebild der Flüssigkristallanzeigevorrichtung werden beschrieben.

In diesem Beispiel wurde eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung, in der die Gate-Isolierschicht 227 eine Zweischichtstruktur aufwies und eine Halbleiterschicht 119 in einem Kondensator 245 in Kontakt mit der auf einer Nitridisolierschicht gebildeten Isolierschicht 225 war, so dass die Halbleiterschicht 119, die als eine Elektrode des Kondensators diente, vom n-Typ war, wie in 24 gezeigt hergestellt. Tabelle 1 zeigt die Spezifikationen der Flüssigkristallanzeigevorrichtung, einer Signalleitungstreiberschaltung und einer Abtastleitungstreiberschaltung. [Tabelle 1]

Flüssigkristallanzeigevorrichtung
Bedienfeldgröße	3,4 Zoll (Hochformat)
Effektive Pixel	540 (H) × RGB × 960 (V) (qHD)
Pixelgröße	0,026 mm(H) × 0,078 mm (V)
Äußere Größe	52,2 mm (H) × 93,1 mm(V)
Anzeigefläche	41,15 mm (H) × 74,88 mm(V)
Auflösung	326 ppi
Anzeigeelement	LCD (TN Modus)
Farbverfahren	CF-Verfahren
Öffnungsverhältnis	60,00%
Ansteuerfrequenz	60 Hz
Videosignalbetriebsart	Analog punkt-sequenziell
Gate-Treiber	integriert
Source-Treiber	integriert
VCOM	≤ 15 V
Signalleitungstreiberschaltung
Videosignalspannung	–5/5 V
Taktfrequenz	289,18 kHz
Abtastperiode	432 ns
Signalspannung	–10/16 V
Videounterteilung	45 Pixel simultanes Abtasten
Abtastleitungstreiberschaltung
Taktfrequenz	14,46 kHz
Signalspannung	–14/14 V

Es wird darauf hingewiesen, dass Transistoren, die in der Signalleitungstreiberschaltung und der Abtastleitungstreiberschaltung vorgesehen sind, jeweils eine Struktur aufweisen, in der keine leitende Schicht über einer Schutzisolierschicht wie in einem Pixelabschnitt vorgesehen ist.
Als Nächstes zeigt 45 eine Photographie eines Bilds, das durch eine in diesem Beispiel hergestellte Flüssigkristallanzeigevorrichtung angezeigt ist. Wie in 45 gezeigt ist, kann die in diesem Beispiel hergestellte Flüssigkristallanzeigevorrichtung ein qualitativ hochwertiges Bild anzeigen.
Erläuterung der Bezugszeichen

100: Pixelabschnitt, 101: Pixel, 102: Substrat, 103: Transistor, 104: Abtastleitungstreiberschaltung, 105: Kondensator, 106: Signalleitungstreiberschaltung, 107: Abtastleitung, 107a: Gate-Elektrode, 108: Flüssigkristallelement, 109: Signalleitung, 109a: Source-Elektrode, 111: Halbleiterschicht, 113: leitende Schicht, 113a: Drain-Elektrode, 115: Kondensatorleitung, 117: Öffnung, 119: Halbleiterschicht, 121: Pixelelektrode, 123: Öffnung, 125: leitende Schicht, 126: Isolierschicht, 127: Gate-Isolierschicht, 128: Isolierschicht, 129: Isolierschicht, 130: Isolierschicht, 131: Isolierschicht, 132: Isolierschicht, 133: Isolierschicht, 134: organische Isolierschicht, 141: Pixel, 143: Öffnung, 145: Kondensator, 146: Kondensator, 150: Substrat, 151: Pixel, 152: lichtundurchlässige Schicht, 154: Gegenelektrode, 156: Isolierschicht, 158: Isolierschicht, 160: Flüssigkristallschicht, 161: Pixel, 165: Kondensator, 167: leitende Schicht, 169: Transistor, 171: Pixel, 172: Pixel, 173: Kondensator, 174: Kondensator, 175: Kondensatorleitung, 176: Kondensatorleitung, 177: Halbleiterschicht, 178: Halbleiterschicht, 182: Kanalschutzschicht, 183: Transistor, 185: Transistor, 187: leitende Schicht, 190: Transistor, 191: Signalleitung, 193: leitende Schicht, 195: Halbleiterschicht, 196: Pixel, 197: Kondensator, 198: Halbleiterschicht, 199: leitende Schicht, 199a: Oxidhalbleiterschicht, 199b: Oxidhalbleiterschicht, 199c: Oxidhalbleiterschicht, 201: Pixel, 205: Kondensator, 221: Pixelelektrode, 225: Isolierschicht, 226: Isolierschicht, 227: Gate-Isolierschicht, 228: Isolierschicht, 229: Isolierschicht, 230: Isolierschicht, 231: Isolierschicht, 232: Isolierschicht, 233: Isolierschicht, 245: Kondensator, 255: Kondensator, 271: Pixelelektrode, 279: Isolierschicht, 281: Isolierschicht, 282: Isolierschicht, 301: Pixel, 305: Kondensator, 307: Gate-Elektrode, 309: Source-Elektrode, 315: Kondensatorleitung, 319: Halbleiterschicht, 401_1: Pixel, 401_2: Pixel, 403_1: Transistor, 403_2: Transistor, 405_1: Kondensator, 405_2: Kondensator, 407_1: Abtastleitung, 407_2: Abtastleitung, 409: Signalleitung, 411_1: Halbleiterschicht, 411_2: Halbleiterschicht, 413_1: leitende Schicht, 413_2: leitende Schicht, 415: Kondensatorleitung, 417_1: Öffnung, 417_2: Öffnung, 419_1: Halbleiterschicht, 419_2: Halbleiterschicht, 421_1: Pixelelektrode, 421_2: Pixelelektrode, 423: Öffnung, 425: leitende Schicht, 431_1: Pixel, 431_2: Pixel, 433_1: Transistor, 433_2: Transistor, 435_1: Kondensator, 435_2: Kondensator, 437: Abtastleitung, 439_1: Signalleitung, 439_2: Signalleitung, 441_1: Halbleiterschicht, 441_2: Halbleiterschicht, 443_1: leitende Schicht, 443_2: leitende Schicht, 445: Kondensatorleitung, 447_1: Öffnung, 447_2: Öffnung, 449_1: Halbleiterschicht, 449_2: Halbleiterschicht, 451_1: Pixelelektrode, 451_2: Pixelelektrode, 501: Pixel, 505: Kondensator, 519: Halbleiterschicht, 521: gemeinsame Elektrode, 607: Gate-Elektrode, 609: Source-Elektrode, 613: Drain-Elektrode, 685: Transistor, 687: leitende Schicht, 701: Gate-Elektrode, 703: Gate-Isolierschicht, 705: Oxidhalbleiterschicht, 707: Source-Elektrode, 709: Drain-Elektrode, 711: Isolierschicht, 713: leitende Schicht, 901: Substrat, 902: Pixelabschnitt, 903: Signalleitungstreiberschaltung, 904: Abtastleitungstreiberschaltung, 905: Dichtmittel, 906: Substrat, 908: Flüssigkristallschicht, 910: Transistor, 911: Transistor, 913: Flüssigkristallelement, 915: Verbindungsanschlusselektrode, 916: Anschlusselektrode, 917: leitende Schicht, 918: FPC, 918b: FPC, 919: anisotropes leitendes Mittel, 922: Gate-Isolierschicht, 923: Isolierschicht, 924: Isolierschicht, 925: Dichtmittel, 926: Kondensator, 927: Oxidhalbleiterschicht, 928: Elektrode, 929: Kondensatorleitung, 930: Elektrode, 931: Elektrode, 932: Isolierschicht, 933: Isolierschicht, 935: Abstandhalter, 940: Elektrode, 941: Elektrode, 943: Flüssigkristallelement, 945: Elektrode, 946: gemeinsame Verdrahtung, 971: Source-Elektrode, 973: Drain-Elektrode, 975: gemeinsame Potentialleitung, 977: gemeinsame Elektrode, 985: gemeinsame Potentialleitung, 987: gemeinsame Elektrode, 9000: Tisch, 9001: Gehäuse, 9002: Beinabschnitt, 9003: Anzeigeabschnitt, 9004: angezeigtes Bedienfeld, 9005: Anschlusskabel, 9033: Befestigungselement, 9034: Anzeigebetriebsartumschalttaste, 9035: An-/Ausschalter, 9036: Stromsparbetriebsartumschaltschalttaste, 9038: Betriebstaste, 9100: Fernsehgerät, 9101: Gehäuse, 9103: Anzeigeabschnitt, 9105: Standfuß, 9107: Anzeigeabschnitt, 9109: Betriebstaste, 9110: Fernbedienung, 9200: Computer, 9201: Hauptkörper, 9202: Gehäuse, 9203: Anzeigeabschnitt, 9204: Tastatur, 9205: externer Verbindungsanschluss, 9206: Zeigevorrichtung, 9630: Gehäuse, 9631: Anzeigeabschnitt, 9631a: Anzeigeabschnitt, 9631b: Anzeigeabschnitt, 9632a: berührungssensitives Bedienfeld, 9632b: berührungssensitives Bedienfeld, 9633: Solarzelle, 9634: Ladungs- und Entladungssteuerschaltung, 9635: Batterie, 9636: Gleichstrom-Gleichstrom-Umsetzer, 9637: Umsetzer, 9638: Bedientaste, und 9639: Taste.

Diese Anmeldung basiert auf der japanischen Patentschrift mit der laufenden Nr. 2012-173349 , eingereicht am japanischen Patentamt am 3. August 2012, der japanischen Patentschrift mit der laufenden Nr. 2012-178941 , eingereicht am japanischen Patentamt am 10. August 2012, und der japanischen Patentschrift mit der laufenden Nr. 2012-188093 , eingereicht am japanischen Patentamt am 28. August 2012, deren gesamten Inhalte hiermit durch Bezugnahme mit aufgenommen sind.

Claims

Halbleitervorrichtung, die Folgendes umfasst: ein Substrat (102); eine Gate-Elektrode (107, 107a) und eine Kondensatorleitung (115) über dem Substrat, in nicht-überlappenden Bereichen; eine Gate-Isolierschicht (127, 227) über dem Substrat, der Gate-Elektrode und der Kondensatorleitung; eine erste Isolierschicht (131, 231) über der Gate-Isolierschicht; eine zweite Isolierschicht (132, 232) über der ersten Isolierschicht; eine Pixelelektrode (121, 221) über der zweiten Isolierschicht; einen Transistor (103), der Folgendes umfasst: die Gate-Elektrode (107); die Gate-Isolierschicht (127, 227) über der Gate-Elektrode; und eine Halbleiterschicht (111), die über der Gate-Isolierschicht vorgesehen ist und die Gate-Elektrode überlappt, wobei die Halbleiterschicht elektrisch mit der Pixelelektrode verbunden ist; und einen Kondensator (205), der Folgendes umfasst: eine lichtdurchlässige Halbleiterschicht (119), die elektrisch leitfähig ist, als eine erste Kondensatorelektrode über der Gate-Isolierschicht (127, 227); die zweite Isolierschicht (131, 232) als eine dielektrische Kondensatorschicht über der ersten Kondensatorelektrode; und die Pixelelektrode (121, 221) als eine zweite Kondensatorelektrode über der zweiten Isolierschicht; wobei die Gate-Isolierschicht (127, 227), die erste Isolierschicht (131, 231) und die zweite Isolierschicht (132, 232) mit der Halbleiterschicht (111) überlappen, wobei eine geschichtete Struktur umfassend die Gate-Isolierschicht (127, 227), die erste Isolierschicht (131, 231) und die zweite Isolierschicht (132, 232) zwischen der Kondensatorleitung (115) und der Pixelelektrode (121, 221) vorgesehen ist, und wobei die zweite Kondensatorelektrode auf und in direktem Kontakt mit der zweiten Isolierschicht (132, 232) angeordnet ist, und wobei die zweite Isolierschicht (132, 232) auf und in direktem Kontakt mit der ersten Kondensatorelektrode angeordnet ist.
Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Halbleiterschicht (111) und die erste Kondensatorelektrode auf und in direktem Kontakt mit der Gate-Isolierschicht (127, 227) angeordnet sind.
Halbleitervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Kondensatorelektrode und die Halbleiterschicht (111) aus derselben Schicht gebildet sind.
Halbleitervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Kondensatorelektrode und die Halbleiterschicht (111) aus derselben Oxidhalbleiterschicht gebildet sind.
Halbleitervorrichtung einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Kondensatorelektrode und die Halbleiterschicht (111) aus einer Oxidhalbleiterschicht gebildet sind, und/oder wobei die erste Kondensatorelektrode ferner einen Dotanden mit einer Konzentration größer als 1 × 10¹⁹ Atome/cm³ und kleiner als oder gleich 1 × 10²² Atome/cm³ enthält.
Halbleitervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Halbleiterschicht (111) eine Metalloxidhalbleiterschicht ist, wobei die erste Kondensatorelektrode und die Halbleiterschicht (111) aus derselben Schicht gebildet sind, wobei die Gate-Isolierschicht (127, 227) und die erste Isolierschicht (131, 231) eine erste Oxidisolierschicht bzw. eine zweite Oxidisolierschicht sind und jeweils in direktem Kontakt mit der Halbleiterschicht sind, und wobei die zweite Isolierschicht (132, 232) eine Nitridisolierschicht ist und mit der Halbleiterschicht überlappt.
Halbleitervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kondensatorleitung (115) aus derselben Schicht wie die Gate-Elektrode (107, 107a) gebildet ist, und wobei die erste Kondensatorelektrode mit der Kondensatorleitung durch eine Schicht verbunden ist, die aus derselben Schicht wie eine Source-Elektrode (109, 109a) oder eine Drain-Elektrode (113) des Transistors (103) gebildet ist.
Halbleitervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Gate-Isolierschicht (227) eine geschichtete Struktur aus einer vierten Isolierschicht (226) über einer dritten Isolierschicht (225) aufweist; und wobei nur die dritte Isolierschicht (225) der Gate-Isolierschicht (227) in einem Bereich vorgesehen ist, der vollständig mit der ersten und der zweiten Kondensatorelektrode überlappt, und wobei die erste Kondensatorelektrode auf und in direktem Kontakt mit der dritten Isolierschicht (225) angeordnet ist.
Halbleitervorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Halbleiterschicht (111) eine Metalloxidhalbleiterschicht ist, wobei die erste Kondensatorelektrode und die Metalloxidhalbleiterschicht aus derselben Schicht gebildet sind, wobei die vierte Isolierschicht (226) und die erste Isolierschicht (231) eine erste Oxidisolierschicht bzw. eine zweite Oxidisolierschicht sind und jeweils in direktem Kontakt mit der Metalloxidhalbleiterschicht sind, und wobei die dritte Isolierschicht (225) eine Nitridisolierschicht ist und mit der Metalloxidhalbleiterschicht überlappt.