專利名稱：：半導(dǎo)體器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種在襯底的面內(nèi)方向中具有熱收縮率或熱膨脹系數(shù)的各向異性的襯底上形成的半導(dǎo)體器件。
背景技術(shù)：
：近年來(lái)，設(shè)置在柔性且重量輕的襯底上的發(fā)光器件、顯示板等已經(jīng)處于活躍的研究和開發(fā)之下。例如，用包含ZnO作為主要材料的透明導(dǎo)電氧化物多晶薄膜作為溝道層的薄膜晶體管(TFT)已經(jīng)被活躍地開發(fā)(見日本專利申請(qǐng)?zhí)卦S公開No.2002-76356)。薄膜可以在低溫下形成且對(duì)可見光透明，因此其使得可以在諸如塑料板或膜之類的襯底上形成柔性透明的TFT。另一方面，通過汽相方法在膜形柔性襯底上形成的薄膜具有這樣的問題襯底由于薄膜中存在的殘余應(yīng)力而扭曲。作為解決該問題的一種方式，提出了一種在膜形成過程期間通過彎曲襯底來(lái)抵消或補(bǔ)償殘余內(nèi)部應(yīng)力的方法(日本專利申請(qǐng)?zhí)卦S公開No.H06-280026)。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種在襯底的面內(nèi)方向中具有熱收縮率或熱膨脹系數(shù)的各向異性的襯底上形成的具有穩(wěn)定的半導(dǎo)體器件特性的半導(dǎo)體器件，且本發(fā)明還提供一種制造半導(dǎo)體器件的方法。當(dāng)使用諸如塑料板或樹脂膜之類的柔性襯底時(shí)，關(guān)于包括襯底的薄膜疊層的彎曲、由于例如熱收縮或熱膨脹而導(dǎo)致的尺寸變化、以及殘余應(yīng)力的因素對(duì)其上的器件具有負(fù)面影響。具體而言，當(dāng)使用通過將熱塑型樹脂熔融處理成片形并沿縱向和橫向方向雙軸拉伸該熱塑型樹脂而獲得的塑料膜作為襯底時(shí)，該負(fù)面影響可能很顯著。這是因?yàn)橛捎陔p軸拉伸處理，導(dǎo)致熱收縮率或熱膨脹系數(shù)沿面內(nèi)方向改變。例如，襯底尺寸的變化導(dǎo)致其上形成的半導(dǎo)體器件在電流流動(dòng)路徑的長(zhǎng)度和寬度的變化、半導(dǎo)體的壓電電阻的變化等等。因此，所制造的器件將不同于其原始設(shè)計(jì)。例如，當(dāng)熱收縮襯底縮短了漏極和源極之間的溝道時(shí)，寄生電容變大或截止頻率減小。一般而言，半導(dǎo)體器件制造工藝包括很多高溫工藝。即，每個(gè)工藝包括室溫變換到高溫以及高溫變換到室溫的溫度循環(huán)。因此，在面內(nèi)方向中具有熱收縮率或熱膨脹系數(shù)的各向異性的襯底按照溫度循環(huán)而膨脹和收縮，由此改變了襯底的尺寸。因而，半導(dǎo)體器件的尺寸變化、變形、內(nèi)部扭曲以及應(yīng)力受到影響，如上所述，使得半導(dǎo)體器件的特性受到負(fù)面影響。本發(fā)明用于通過根據(jù)流過襯底上的半導(dǎo)體器件的電流的方向精巧地設(shè)計(jì)布圖，來(lái)抑制半導(dǎo)體器件的尺寸變化、變形、內(nèi)部扭曲、應(yīng)力等的影響。下面，將具體描述本發(fā)明。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種在襯底的面內(nèi)方向中具有熱收縮率或熱膨脹系數(shù)的各向異性的襯底的表面上形成的半導(dǎo)體器件，所述半導(dǎo)體器件的特征在于，所述襯底的熱收縮率或熱膨脹系數(shù)最大的方向不平行于流過該半導(dǎo)體器件的電流的方向。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，還提供了一種在襯底的面內(nèi)方向中具有熱收縮率或熱膨脹系數(shù)的各向異性的襯底的表面上形成的半導(dǎo)體器件，所述半導(dǎo)體器件的特征在于，所述襯底的熱收縮率或熱膨脹系數(shù)最小的方向平行于流過該半導(dǎo)體器件的電流的方向。在本發(fā)明中，半導(dǎo)體器件包括諸如MOSFET、薄膜晶體管(TFT)、紫外線傳感器、太陽(yáng)能電池或離子敏感晶體管之類的眾所周知的電學(xué)器件。根據(jù)本發(fā)明，可以避免由熱收縮或熱膨脹導(dǎo)致的不利影響。因此，可以獲得均勻且高度穩(wěn)定的半導(dǎo)體器件，其壽命延長(zhǎng)，其產(chǎn)率改善。本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將從下面結(jié)合附圖的詳細(xì)描述變得更加清晰，在所有附圖中，附圖標(biāo)記代表了相同或相似的部分。附圖被包括在說明書中并組成該說明書的一部分，附解說明了本發(fā)明的實(shí)施例，并與文字說明一起用于解釋本發(fā)明的原理。圖1是示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例和例子1的頂部柵極TFT的截面圖，其中使用在塑料膜襯底上形成的非晶In-Ga-Zn-O薄膜作為溝道；圖2是示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例和例子1的TFT的頂視圖。圖3是示出了例子1(9=90。)中制造的TFT的電流(Ids)-電壓(V。s)特性的曲線圖；圖4是示出了例子1(6=90。)中制造的TFT的電流(Ius)-電壓(V^s)特性的曲線圖；圖5是示出了例子2(0=45。)中制造的TFT的電流(Ids)-電壓(Vos)特性)的曲線圖；圖6是示出了例子2(e-45。)中制造的TFT的電流(lDs)-電壓(Vcs)特性)的曲線圖；圖7是示出了對(duì)比例(0=0。)中制造的TFT的電流(Ios)-電壓(VDs)特性)的曲線圖；圖8是示出了對(duì)比例(0=0°)中制造的TFT的電流(Ids)-電壓(VGS)特性)的曲線圖。具體實(shí)施方式近年來(lái)，已經(jīng)報(bào)告了使用In-Ga-Zn-O非晶氧化物作為溝道層的薄膜晶體管(K.Nomuraet.al，Nature,Vol.432，pp.488-492,November2004，theU.K.)。該晶體管可以在室溫下形成在塑料或玻璃襯底上。場(chǎng)效應(yīng)遷移率約為6至9112￥-18-1，從而可以獲得常關(guān)型晶體管。作為對(duì)包含In、Ga、Zn和O的膜及與其相關(guān)的生長(zhǎng)條件的先進(jìn)的積極研究和開發(fā)的結(jié)果，本發(fā)明的發(fā)明人開發(fā)了一種包括微晶的透明氧化物膜，在膜形成時(shí)，在氧氣氣氛條件下，該透明氧化物膜的電子載流子濃度低于1018/cm3。然后，發(fā)明人使用該透明半導(dǎo)體氧化物非晶薄膜作為TFT溝道層成功地制造了TFT。該透明半導(dǎo)體氧化物膜是包含In、Ga、Zn和O的透明非晶氧化物膜。該氧化物膜在結(jié)晶狀態(tài)下的組成由InGa03(ZnO)m表示(m是小于6的自然數(shù))。該氧化物膜中包括微晶。電子載流子濃度低于1018/cm3。發(fā)明人還在塑料膜上使用包含In、Ga、Zn和O的膜成功地制造了半導(dǎo)體器件。包括該薄膜晶體管的半導(dǎo)體器件可以應(yīng)用于在襯底的面內(nèi)方向中具有熱收縮率或熱膨脹系數(shù)各向異性的襯底的襯底表面上形成的半導(dǎo)體器件。本發(fā)明不必限于上述薄膜晶體管。這種晶體管可以在室溫下形成在塑料膜襯底上，使得可以適當(dāng)?shù)貞?yīng)用本發(fā)明。因此，作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，將描述在塑料膜襯底上形成使用非晶透明氧化物薄膜作為溝道層的TFT的例子。用于本發(fā)明的薄膜晶體管的另一例子是其中使用包含ZnO作為主要材料的透明導(dǎo)電氧化物多晶薄膜作為溝道層的TFT。圖1是一種頂部柵極TFT器件的截面圖，其中使用在塑料膜襯底上形成的非晶In-Ga-Zn-O薄膜作為溝道層。圖2是該TFT器件的頂視圖。使用從膜制造商提供的測(cè)量數(shù)據(jù)或用戶獲得的測(cè)量數(shù)據(jù)，可以確定膜襯底在其面內(nèi)方向中的熱收縮率或熱膨脹系數(shù)的各向異性。作為測(cè)量方法，已知機(jī)械或光學(xué)方法。如圖2所示，通過光刻方法在膜襯底1的表面上圖案化漏電極和源電極，使得在襯底1的熱收縮率或熱膨脹系數(shù)最大的方向7(圖2中由箭頭表示)和流過TFT器件的溝道的電流的方向8(圖2中由粗箭頭表示)之間形成的角度被設(shè)置為角度e(在該圖中附圖標(biāo)記9表示角度e)。此后，通過剝離方法形成漏電極4和源電極3。即，溝道中流動(dòng)的電流的方向(漏電極和源電極之間流動(dòng)的電流的方向)被>確定以形成溝道。注意，漏電極4的位置和源電極3的位置可能彼此顛倒(在這種情況下，電流流動(dòng)方向反轉(zhuǎn))。作為該制造工藝的結(jié)果，當(dāng)角度e為0。時(shí)，流過TFT器件的導(dǎo)通電流Ids是1.69x10"A。注意，TFT器件的導(dǎo)通/截止比超過3xl05。角度e被適當(dāng)?shù)卦O(shè)置為大于0。且小于或等于90°的值。角度e是在襯底的熱收縮率或熱膨脹系數(shù)最大的方向和半導(dǎo)體器件的溝道中流動(dòng)的電流的方向之間形成的角度。對(duì)于在襯底的面內(nèi)方向中具有熱收縮率或熱膨脹系數(shù)的各向異性的襯底上形成的半導(dǎo)體器件，使村底的熱收縮率或熱膨脹系數(shù)最大的方向與半導(dǎo)體器件中形成的溝道中流動(dòng)的電流的方向不平行，從而導(dǎo)通電流增加。在本發(fā)明中，只需要襯底的熱收縮率或熱膨脹系數(shù)最大的方向和半導(dǎo)體器件中形成的溝道中流動(dòng)的電流的方向之間形成的角度e使得這兩個(gè)方向不平行即可(只排除了e-o的情況)。該角度優(yōu)選地大于或等于45。且小于或等于90。。該角度更優(yōu)選地大于或等于60。且小于或等于90。。該角度最佳為大于或等于80。且小于或等于90°。如上所述，當(dāng)村底的熱收縮率或熱膨脹系數(shù)最大的方向和半導(dǎo)體器件中形成的溝道中流動(dòng)的電流的方向之間形成的角度被設(shè)置為使得這兩個(gè)方向不平行時(shí)，TFT器件的遷移率可以提高，且亞閾值斜率特性的S值(下文中簡(jiǎn)稱為"S值")減小。在稍后描述的例子中，當(dāng)角度45°與0。相比時(shí)以及當(dāng)角度90。與45。相比時(shí)，TFT器件的遷移率可以大為提高，且S值可以進(jìn)一步減小。當(dāng)90。的情況與0。的情況相比時(shí)，TFT器件的遷移率可以增大約30%，而S值可以減小約60。/。。因此，可以獲得晶體管特性的改善，例如，開關(guān)速率的提高。當(dāng)半導(dǎo)體器件中形成的溝道中流動(dòng)的電流的方向與襯底的熱收縮率或熱膨脹系數(shù)最大的方向之間形成的角度接近90°時(shí)，TFT器件的遷移率可以進(jìn)一步提高，且S值可以得到減小。這是因?yàn)?，?dāng)該角度接近90°時(shí)，該角度更接近襯底的熱收縮率或熱膨脹系數(shù)最小的角度。因而，優(yōu)選地，使襯底的熱收縮率或熱膨脹系數(shù)最小的方向與流過半導(dǎo)體器件的電流的方向基本上彼此平行(處于平行或幾乎平行的狀態(tài))。使這兩個(gè)方向最優(yōu)地彼此平行。在此，平行或幾乎平行的狀態(tài)表示襯底的熱收縮率或熱膨脹系數(shù)最小的方向與流過半導(dǎo)體器件的電流的方向之間形成的角度大于或等于0。且小于或等于30°。當(dāng)在襯底的面內(nèi)方向中具有熱收縮率或熱膨脹系數(shù)的各向異性的襯底具有多個(gè)下述這種方向，其中每個(gè)方向都是襯底熱收縮率或熱膨脹系數(shù)最大的方向(例如，熱收縮率或熱膨脹系數(shù)在縱向方向和橫向方向中的每個(gè)中都最大的情況)時(shí)，只需要將流過半導(dǎo)體器件的電流的方向設(shè)置為與這多個(gè)方向都不平行。當(dāng)形成諸如由化合物In-Ga-Zn-O組成的膜之類的透明氧化物半導(dǎo)體膜時(shí)，很多情況下在其中產(chǎn)生應(yīng)力，這導(dǎo)致結(jié)晶的發(fā)生、取向的改變、裂縫的出現(xiàn)等。具體而言，當(dāng)在其在面內(nèi)方向中具有熱收縮率或熱膨脹系數(shù)的各向異性的襯底(如塑料襯底)上形成該膜時(shí)，在氧化物半導(dǎo)體膜中產(chǎn)生的應(yīng)力可以改變氧化物半導(dǎo)體膜的非晶屬性或影響膜的壓電電阻和疲勞特性。然而，當(dāng)襯底的熱收縮率或熱膨脹系數(shù)最大的方向與半導(dǎo)體器件中形成的溝道中流動(dòng)的電流的方向之間形成的角度被調(diào)整到合適的范圍中時(shí)，TFT器件組的制造產(chǎn)率可以顯著地改善。這在大尺寸襯底的情況下尤其重要。優(yōu)選地，使用在導(dǎo)電30分鐘和150。C的情況下熱收縮率大于或等于0.01%且小于或等于9%的襯底作為上述聚合物樹脂襯底。優(yōu)選地，使用熱膨脹系數(shù)大于或等于5xl0"且小于或等于lxl(T5的襯底作為上述聚合物樹脂襯底。優(yōu)選地，用厚度為25微米且電介質(zhì)擊穿電壓大于或等于6KV的襯底作為上述樹脂襯底。根據(jù)優(yōu)選方式，半導(dǎo)體器件的每個(gè)制造工藝中的最大溫度設(shè)置為大于或等于50。C且小于或等于300'C。當(dāng)用塑料膜作為襯底時(shí)，優(yōu)選將襯底溫度維持在200。C以下。希望上述熱塑性樹脂襯底由選自以下材料的至少一種熱塑性樹脂制成三醋酸脂、雙乙酸脂、玻璃紙、聚醚砜、聚醚醚砜(polyetherethersulfone)、聚砜、聚醚酰亞胺、聚碳酸酯、聚酯、聚乙烯醇、多芳基化合物、聚曱基丙烯酸曱酯、偏二氟乙烯、聚苯乙烯、AS樹脂、ABS樹月旨、聚乙烯、聚丙烯、氯乙烯樹脂、甲基丙烯酸脂樹脂、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚酰胺、聚曱醛、改性的聚苯醚、聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯、聚苯硫醚(polypheylenesulfide)、聚酰胺酰亞胺、聚酰亞胺、聚鄰苯二曱酰胺(polyphtalamide)、環(huán)聚烯烴聚合物、環(huán)烯聚合物(cycloolefinpolymer)、聚醚醚酮、液晶聚合物?？梢允褂猛ㄟ^將熱塑性樹脂熔融處理成片形且在縱向和橫向方向雙軸拉伸該熱塑性樹脂而獲得的膜襯底作為熱塑性樹脂襯底。薄膜晶體管(TFT)包括柵極端、源極端和漏極端。TFT是有源器件，其中用在陶瓷、玻璃或塑料等制成的電介質(zhì)襯底上形成的半導(dǎo)體薄膜作為溝道層，電子或空穴通過該溝道層運(yùn)動(dòng)，且該溝道層具有對(duì)應(yīng)于施加到柵極端的電壓控制在源極端和漏極端之間的溝道層中流動(dòng)的電流的功能。在此可以使用的TFT器件例如是具有交錯(cuò)(例如，頂部柵極)結(jié)構(gòu)的器件，其中柵極電介質(zhì)膜和然后的柵極端以此順序形成在半導(dǎo)體溝道層上；或者是具有反交錯(cuò)(例如，底部柵極)結(jié)構(gòu)的器件，其中柵極電介質(zhì)膜和然后的半導(dǎo)體溝道層以此順序形成在柵極端上。半導(dǎo)體器件的有源層(activelayer)可以通過選自濺射方法、沉積方法、CVD方法、外延生長(zhǎng)方法、光致沉積(light-induceddeposition)方法、脈沖激光沉積方法、離子鍍方法的薄膜形成方法形成。就大規(guī)模制作而言，濺射方法是最合適的?？梢酝ㄟ^濺射方法在等于或低于14(TC的溫度下制造用包含In、Ga、Zn和O的非晶透明氧化物薄膜作為有源層的TFT。優(yōu)選地，用諸如In國(guó)Ga國(guó)Zn隱O、In-Ga-Zn-Sn畫O、Ga畫Zn國(guó)Sn-O、In-Sn-Zn-0、In-Zn-0或In-Sn-Sb-O之類的化合物作為用于非晶透明氧化物薄膜的材料以形成半導(dǎo)體器件的有源層。對(duì)于用于非晶透明氧化物薄膜的材料，可以將選自Sn、Al、Sb、Cd、Ge、P、As、N和Mg的至少一種雜質(zhì)添加到包含In、Ga、Zn和O的化合物中。一種優(yōu)選方式是在包含氧氣的氣氛中形成非晶透明氧化物薄膜，而不刻意添加用于增加薄膜的電阻的雜質(zhì)離子。在用透明半導(dǎo)體非晶In-Ga-Zn-O氧化物薄膜作為TFT的溝道層的情況下，當(dāng)電子遷移率超過lcmV(V'秒)，優(yōu)選地超過5cmV(V'秒)且電子載流子濃度低于1018/cin3，優(yōu)選地低于10力cir^時(shí)，在截止?fàn)顟B(tài)(即沒有施加?xùn)烹妷簳r(shí))，在漏極和源極端之間流動(dòng)的電流低于10微安，優(yōu)選地低于0.1微安。在使用薄膜的情況下，當(dāng)電子遷移率超過lcmV(V.秒)，優(yōu)選地超過5cmV(V'秒)時(shí)，夾斷之后的飽和電流可以超過10微安且電流導(dǎo)通/截止比超過103。當(dāng)用透明氧化物膜作為溝道層時(shí)，一種優(yōu)選方式是產(chǎn)生包括柵極電介質(zhì)膜的晶體管，其中使用Si<32;A1203;Y203;Hf02、HfSiOx、HfSiON和HfA10x之一；或包含這些化合物中的至少兩種的混合晶體化合物構(gòu)成所述柵極電介質(zhì)膜。當(dāng)在柵極電介質(zhì)膜和溝道層的薄膜之間的界面處存在缺陷時(shí)，電子遷移率減小且在晶體管特性中發(fā)生滯后效應(yīng)。漏電流根據(jù)柵極電介質(zhì)膜的類型而顯著變化。因此，必須選擇適用于溝道層的柵極電介質(zhì)膜。當(dāng)使用Ah03膜時(shí)，可以減小漏電流。當(dāng)使用￥203膜時(shí)，可以使滯后效應(yīng)更小。當(dāng)使用具有高介電常數(shù)的Hf02膜時(shí)，可以增大電子遷移率。當(dāng)使用混合晶體膜時(shí)，可以產(chǎn)生漏電流和滯后效應(yīng)小而電子遷移率大的TFT。柵極電介質(zhì)膜和溝道層的形成可以在室溫下進(jìn)行，所以可以形成交錯(cuò)結(jié)構(gòu)和反交錯(cuò)結(jié)構(gòu)中的任何一種作為TFT結(jié)構(gòu)。描述了包含In、Ga和Zn的非晶氧化物的例子。本發(fā)明可以適用于包含選自Sn、In和Zn中至少一種元素的非晶氧化物。當(dāng)選擇Sn作為非晶氧化物的至少一種組成元素時(shí)，Sn可以被SiilxM4x代替，其中，0<x<l，且M4選自Si、Ge和Zr，它們每一個(gè)都是原子序數(shù)小于Sn的IV族元素。當(dāng)選擇In作為非晶氧化物的至少一種組成元素時(shí)，In可以被1ih.yM3y代替，其中，0<y<l，且M3選自B、Al、Ga和Y，它們每一個(gè)都是原子序數(shù)小于Lu或In的III族元素。當(dāng)選擇Zn作為非晶氧化物的至少一種組成元素時(shí)，Zn可以被Zn，-zM2z代替，其中，0<z<l，且M2選自Mg和Ca，它們每一個(gè)都是原子序數(shù)小于Zn的II族元素。可以適用于本發(fā)明的非晶材料的具體例子包括Sn-In-Zn氧化物、In-Zn-Ga-Mg氧化物、In氧化物、In-Sn氧化物、In-Ga氧化物、In-Zn氧化物、Zn-Ga氧化物以及Sn-In-Zn氧化物。組成材料的成分比例不必設(shè)置為l:l。當(dāng)單獨(dú)使用Zn或Sn時(shí)，難以產(chǎn)生非晶相。然而，當(dāng)添加In時(shí)，容易產(chǎn)生非晶相。例如，在In-Zn系統(tǒng)的情況，除去氧之外的原子的數(shù)目比例優(yōu)選被調(diào)整為獲得In的濃度大于或等于約20%原子百分比的合成物。在Sn-In系統(tǒng)的情況下，除去氧之外的原子的數(shù)目比例優(yōu)選被調(diào)整為獲得In的濃度大于或等于約80%原子百分比的合成物。在Sn-In-Zn系統(tǒng)中，除去氧之外的原子的數(shù)目比例優(yōu)選被調(diào)整為獲得In的濃度大于或等于約15%原子百分比的合成物.當(dāng)在以例如約0.5度的入射角度這樣的低入射角度對(duì)作為測(cè)量對(duì)象的薄膜進(jìn)行X射線衍射的情況下未檢測(cè)到清晰的衍射峰(即，觀察到暈圏圖案)時(shí)，可以確定薄膜是非晶態(tài)的。當(dāng)使用上述材料中任何一種作為場(chǎng)效應(yīng)晶體管的溝道層時(shí)，本發(fā)明不排除溝道層包含微晶狀態(tài)的組成材料。下文中，將描述本發(fā)明的例子。下面的每個(gè)例子都是在塑料膜村底上制造用非晶透明氧化物薄膜作為溝道層的TFT的例子。(例子1)示出了使用非晶In-Ga-Zn-O薄膜作為溝道的TFT的制造示例，其中，在雙軸拉伸的塑料膜襯底上形成溝道，使得在TFT的溝道中流動(dòng)的電流的方向不平行于塑料膜襯底的熱收縮率最大的方向。塑料膜襯底上制造的TFT是頂部柵極TFT器件，且與上文描述且在圖1和2中示出的TFT具有相同的結(jié)構(gòu)。要使用的塑料膜襯底是片狀塑料膜(TORAYIndustries,Inc.制造的雙軸拉伸聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯膜，其產(chǎn)品名為L(zhǎng)umira，產(chǎn)品號(hào)為T56，厚度為125微米，尺寸為5厘米見方，縱向(薄膜縱向)熱收縮率為1.2，而橫向熱收縮率為0.5)。如圖2所示，通過光刻方法在膜表面上圖案化漏電極和源電極，使得塑料膜襯底的熱收縮率最大的方向不平行于流過TFT溝道的電流的方向，以獲得90。的角度e。此后，通過剝離方法形成漏電極和源電極(其材料是Au/Ti，且厚度為45nm)。此后，使用成分為InGa03(ZnO)4的多晶燒結(jié)材料作為靶通過濺射方法在膜襯底上沉積包括微晶的In-Ga-Zn-O非晶氧化物半導(dǎo)體薄膜。膜形成條件如下Ar:44sccm，02:1.6sccm至1.7sccm，處理壓力4.2mTorr，高頻功率密度約3.7W/cm2,襯底溫度不加熱，且膜厚度50nm。最后，通過濺射方法形成用作柵極電介質(zhì)膜的￥203膜(厚度為140nm，介電常數(shù)約為15，且在施加0.5MV/cm的情況下的漏電流密度為l(T3A/cm2)。然后，在Y203膜上形成Au/Ti膜(厚度為45nm)且通過光刻和剝離方法形成柵極端。因而，在塑料膜村底上制造了使用非晶In-Ga-Zn-O薄膜作為溝道的頂部柵極TFT。上述所有工藝都在不刻意加熱襯底的狀態(tài)下進(jìn)行。因此，使用熱變色標(biāo)簽(NichiyuGikenKogyoCo，.Ltd.)進(jìn)行溫度測(cè)量。然后發(fā)現(xiàn)當(dāng)通過'減射形成Yz03膜時(shí)，工藝溫度達(dá)到約135度。確定該溫度是TFT制造工藝中的最高溫度。最后，在一系列溫度循環(huán)之后，5厘米見方的膜襯底彎曲。結(jié)果，其中心部分與其邊緣部分相比降低大約lmm。圖3示出了在室溫下測(cè)量的該TFT器件(溝道長(zhǎng)度為3微米，溝道寬度為30微米，而角度e為90°)的電流(IDS)-電壓(Vos)特性。顯然，溝道是n型半導(dǎo)體，因?yàn)槁╇娏鱅os隨漏電壓Vos增加而增加。圖4示出了在室溫下測(cè)量的TFT器件的電流(IDS)-電壓(VGS)特性。VDS=6V時(shí)柵電壓Vcs的閾值為大約0.35V。在VGS二6V時(shí)，流過IDS-2.66xl(T4A的電流。這對(duì)應(yīng)于這一事實(shí)可以通過柵偏壓在包括絕緣微晶的In-Ga-Zn-O非晶半導(dǎo)體薄膜中誘生載流子。晶體管的導(dǎo)通/截止比超過5.5xl04。亞閾值斜率特性的S值約為0.07V/dec。從輸出特性計(jì)算場(chǎng)效應(yīng)遷移率。結(jié)果發(fā)現(xiàn)在飽和區(qū)中場(chǎng)效應(yīng)遷移率約為20.3cm2(V.sec.)"。(例子2)制造了具有與例子1相同尺寸的TFT器件，而角度e被設(shè)置為45°。圖5示出了在室溫下測(cè)量的該TFT器件(溝道長(zhǎng)度為3微米，溝道寬度為30微米，而角度e為45°)的電流(IDS)-電壓(VDS)特性。圖6示出了在室溫下測(cè)量的TFT器件的電流(Ios)-電壓(Ics)特性。VDS=6V時(shí)柵電壓Vcs的閾值大約為0.64V。在Vcs-6V時(shí)，流過IDS=1.83xl(T4A的電流。亞閣值斜率特性的S值約為0.14V/dec。從輸出特性計(jì)算場(chǎng)效應(yīng)遷移率。結(jié)果發(fā)現(xiàn)在飽和區(qū)中場(chǎng)效應(yīng)遷移率約為17.1cm2(V.sec)1。(對(duì)比例)制造了具有與例子1相同尺寸的TFT器件，而角度0被設(shè)置為0°。圖7示出了在室溫下測(cè)量的TFT器件(溝道長(zhǎng)度為3微米，溝道寬度為30微米，而角度e為0°)的電流(IDS)-電壓(Vos)特性。圖8示出了在室溫下測(cè)量的TFT器件的電流(IDS)-電壓(IGS)特性。Vos-6V時(shí)柵電壓Vc;s的閾值大約為0.72V。在Vcs-6V時(shí)，流過Ios-1.69xlO'4A的電流。亞閾值斜率特性的S值約為0.20V/dec。從輸出特性計(jì)算場(chǎng)效應(yīng)遷移率。結(jié)果發(fā)現(xiàn)在飽和區(qū)中場(chǎng)效應(yīng)遷移率約為15.6cm2(V'sec)"。表1示出了通過總結(jié)例子1和2以及對(duì)比例獲得的數(shù)據(jù)。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)性的例子，發(fā)現(xiàn)導(dǎo)通電流隨角度e增加而增加。注意，沒有觀測(cè)到截止電流和漏電流iGS的任何顯著改變。如上所述，當(dāng)襯底的熱收縮率或熱膨脹系數(shù)最大的方向與半導(dǎo)體器件中形成的溝道中流動(dòng)的電流的方向之間形成的角度被設(shè)置為使得這兩個(gè)方向不平行時(shí)，可以增大TFT器件的遷移率，且可以減小亞閾值斜率特性的S值。在此，當(dāng)角度45。與0。相比，以及當(dāng)角度90。與45。相比時(shí)，TFT器件的遷移率可以進(jìn)一步增大以減小S值。當(dāng)90°的情況與0。的情況相比時(shí)，TFT器件的遷移率可以增大約30%,且亞壓閾值斜率特性的S值可以減小約60%。因此，可以實(shí)現(xiàn)諸如開關(guān)速度增加之類的晶體管特性的改善。TFT是常關(guān)型的，具有這樣的晶體管特性TFT的截止?fàn)顟B(tài)下的柵電流小于0.1微安，且導(dǎo)通/截止比超過104。根據(jù)本發(fā)明，可以通過濺射沉積方法在塑料膜上制造對(duì)可見光透明的TFT。根據(jù)本發(fā)明，可以提供具有穩(wěn)定且一致的電學(xué)特性的半導(dǎo)體器件、使用該半導(dǎo)體器件的電路、使用該半導(dǎo)體器件的裝置等，所述半導(dǎo)體器件在村底的面內(nèi)方向中具有熱收縮率或熱膨脹系數(shù)的各向異性的襯底上形成。例如，本發(fā)明可以適用于用在用軟塑料膜上形成的透明氧化物膜作為TFT的有源層的TFT,并且還適用于包括柔性顯示器的像素驅(qū)動(dòng)器、用于i人證的IC卡以及產(chǎn)品ID標(biāo)簽的應(yīng)用領(lǐng)域。由于可以在不脫離本發(fā)明的精神和范圍情況下做出很多明顯不同的實(shí)施例，所以應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明不限于其特定實(shí)施例，除非在權(quán)利要求中限定。本申請(qǐng)要求享受2005年9月6日提交的日本專利申請(qǐng)No.2005-258269的優(yōu)先權(quán)，通過引用將其合并于此。權(quán)利要求1.一種在襯底的面內(nèi)方向中具有熱收縮率或熱膨脹系數(shù)的各向異性的襯底的襯底表面上形成的半導(dǎo)體器件，其中所述襯底的熱收縮率或熱膨脹系數(shù)最大的方向不平行于流過該半導(dǎo)體器件的電流的方向。2.—種在襯底的面內(nèi)方向中具有熱收縮率或熱膨脹系數(shù)的各向異性的襯底的襯底表面上形成的半導(dǎo)體器件，其中所述襯底的熱收縮率或熱膨脹系數(shù)最小的方向平行于流過該半導(dǎo)體器件的電流的方向。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的半導(dǎo)體器件，其中所述半導(dǎo)體器件包括使用包含In、Ga、Zn和O的透明氧化物半導(dǎo)體制成的有源層。4.根據(jù)權(quán)利要求l、2或3的半導(dǎo)體器件，其中所述襯底由聚合物樹脂構(gòu)成。5.根據(jù)權(quán)利要求l、2或3的半導(dǎo)體器件，其中所述襯底是通過將熱塑性樹脂熔融處理成片形并且在縱向和橫向方向上雙軸拉伸所述熱塑性樹脂而獲得的塑料膜。6.根據(jù)權(quán)利要求l、2、3、4或5的半導(dǎo)體器件，其中所述半導(dǎo)體器件是薄膜晶體管。全文摘要在本發(fā)明中，在塑料膜襯底(1)上形成薄膜晶體管，在所述塑料膜襯底(1)的面內(nèi)方向中具有熱收縮率或熱膨脹系數(shù)的各向異性。形成溝道，使得所述襯底的熱收縮率或熱膨脹系數(shù)最大的方向(7)不平行于流過該薄膜晶體管的電流的方向(8)。于是，提供了在塑料膜襯底上形成的具有穩(wěn)定且一致的電學(xué)特性的薄膜晶體管。文檔編號(hào)H01L29/786GK101258606SQ200680032460公開日2008年9月3日申請(qǐng)日期2006年8月24日優(yōu)先權(quán)日2005年9月6日發(fā)明者張建六申請(qǐng)人:佳能株式會(huì)社