專利名稱：半導(dǎo)體器件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用氧化物半導(dǎo)體的半導(dǎo)體器件及制造該半導(dǎo)體器件的方法。
背景技術(shù)：
正如通常在液晶顯示器件中看到的那樣，在像玻璃襯底那樣的平板上形成的薄膜晶體管是使用非晶硅或多晶硅制造的。使用非晶硅制造的薄膜晶體管具有低的電場(chǎng)效應(yīng)遷移率，但這樣的晶體管可以在面積較大的玻璃襯底上形成。另一方面，使用多晶硅制造的薄膜晶體管具有高的電場(chǎng)效應(yīng)遷移率，但需要像激光退火那樣的晶化過(guò)程，并且這樣的晶體管未必適用于較大的玻璃襯底。 鑒于上述情況，人們的注意力已經(jīng)被吸收到使用氧化物半導(dǎo)體制造薄膜晶體管的技術(shù)上，并且這樣的晶體管可應(yīng)用于電子設(shè)備或光學(xué)設(shè)備。例如，專利文獻(xiàn)1和專利文獻(xiàn)2公開(kāi)了將氧化鋅或基于In-Ga-Zn-0的氧化物半導(dǎo)體用作氧化物半導(dǎo)體膜制造薄膜晶體管的技術(shù)，并且這樣的晶體管用作圖像顯示器件的開(kāi)關(guān)元件等。
[參考文獻(xiàn)][專利文獻(xiàn)1]日本已公布專利申請(qǐng)第2007-123861號(hào)
[專利文獻(xiàn)2]日本已公布專利申請(qǐng)第2007-096055號(hào)

發(fā)明內(nèi)容
在氧化物半導(dǎo)體中提供溝道形成區(qū)的薄膜晶體管的電場(chǎng)效應(yīng)遷移率高于使用非
晶硅的薄膜晶體管的電場(chǎng)效應(yīng)遷移率。氧化物半導(dǎo)體膜可以在30(TC或更低的溫度下通過(guò)
濺射法等形成。它的制造工藝易于使用多晶硅的薄膜晶體管的制造工藝。 這樣的氧化物半導(dǎo)體預(yù)期被用于在玻璃襯底、塑料襯底等上形成薄膜晶體管，并
被應(yīng)用于像液晶顯示器件、場(chǎng)致發(fā)光顯示器件、或電子紙那樣的顯示器件。 當(dāng)顯示器件的顯示區(qū)的尺寸增大時(shí)，像素的數(shù)量就增加，因此，柵極線和信號(hào)線的
數(shù)量增加。另外，隨著顯示器件具有較高的清晰度，像素的數(shù)量增加，因此，柵極線和信號(hào)線
的數(shù)量增加。當(dāng)柵極線和信號(hào)線的數(shù)量增加時(shí)，難以通過(guò)結(jié)合(bond)等安裝包括用于驅(qū)動(dòng)
柵極線和信號(hào)線的驅(qū)動(dòng)電路的IC(集成電路)芯片，從而使制造成本增大。 因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是通過(guò)將使用氧化物半導(dǎo)體的薄膜晶體管應(yīng)用在驅(qū)動(dòng)像
素部分的驅(qū)動(dòng)電路的至少一部分中來(lái)降低制造成本。 在將使用氧化物半導(dǎo)體的薄膜晶體管應(yīng)用在驅(qū)動(dòng)像素部分的驅(qū)動(dòng)電路的至少一部分中的情況下，薄膜晶體管需要高動(dòng)態(tài)特性(接通狀態(tài)特性或頻率特性(稱為f特性))。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供具有高動(dòng)態(tài)特性(接通狀態(tài)特性)的薄膜晶體管和提供使能(enable)高速驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)電路。 將柵電極設(shè)置在氧化物半導(dǎo)體層的上方和下方，以實(shí)現(xiàn)薄膜晶體管的接通狀態(tài)特性和可靠性的提高。并且，在處在氧化物半導(dǎo)體層下方的柵電極與氧化物半導(dǎo)體層之間形成源電極層或源電極層。源電極層或源電極層的至少一部分設(shè)置有起源極區(qū)或漏極區(qū)作用的在其上方和在其下方的低阻值氧化物半導(dǎo)體層。注意，源電極層和源電極層夾在第一源 極或漏極區(qū)與第二源極或漏極區(qū)之間。 并且，通過(guò)控制施加在上下柵電極上的柵極電壓，可以控制閾電壓(threshold voltage)。上下柵電極可以相互電連接以具有相同的電位，或者，上下柵電極可以與不同布 線連接以具有不同的電位。例如，當(dāng)閾電壓被設(shè)置成0或接近0以降低驅(qū)動(dòng)電壓時(shí)，可以實(shí) 現(xiàn)功耗的降低?；蛘撸?dāng)閾電壓被設(shè)置成正的時(shí)，薄膜晶體管可以起增強(qiáng)型晶體管的作用。 又或，當(dāng)閾電壓被設(shè)置成負(fù)的時(shí)，薄膜晶體管可以起耗盡型晶體管的作用。
例如，包括增強(qiáng)型晶體管和耗盡型晶體管的組合的倒相電路(下文稱為E匿0S電 路)可以用于驅(qū)動(dòng)電路。驅(qū)動(dòng)電路至少包括邏輯電路部分、和開(kāi)關(guān)部分或緩沖器部分。邏 輯電路部分具有包括上述EDMOS電路的電路結(jié)構(gòu)。并且，優(yōu)選地將大接通狀態(tài)電流可以流 過(guò)的薄膜晶體管用于開(kāi)關(guān)部分或緩沖器部分。使用包括在氧化物半導(dǎo)體層上方和下方的柵 電極的耗盡型晶體管或薄膜晶體管。 可以無(wú)需極大增加步驟數(shù)地在相同襯底上形成具有不同結(jié)構(gòu)的薄膜晶體管。例 如，可以為用于高速驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)電路形成使用包括在氧化物半導(dǎo)體層上方和下方的柵電極 的薄膜晶體管的E匿0S電路，而可以將包括只在氧化物半導(dǎo)體層下方的柵電極的薄膜晶體 管用于像素部分。 注意，在整個(gè)說(shuō)明書(shū)中，將閾電壓為正的n溝道TFT(場(chǎng)效應(yīng)晶體管)稱為增強(qiáng)型 晶體管，而將閾電壓為負(fù)的n溝道TFT稱為耗盡型晶體管。 用于設(shè)置在氧化物半導(dǎo)體層上方的柵電極的材料的例子包括從鋁(Al)、銅(Cu)、 鈦(Ti)、鉭(Ta)、鴇(W)、鉬(Mo)、鉻(Cr)、釹(Nd)和鈧(Sc)中選擇的元素、和包含上述元 素中的任何元素作為其成分的合金，并且可以沒(méi)有特別限制地使用任何導(dǎo)電膜。并且，柵 電極不局限于包含上述元素中的任何元素的單層結(jié)構(gòu)，而可以具有兩層或更多層的疊層結(jié) 構(gòu)。 作為用于設(shè)置在氧化物半導(dǎo)體層上方的柵電極的材料，可以使用與像素電極的材 料相同的材料(在透射型顯示器件的情況下，可以使用透明導(dǎo)電膜等)。例如，可以在與形 成與像素部分中的薄膜晶體管電連接的像素電極的步驟相同的步驟中形成設(shè)置在氧化物 半導(dǎo)體層上方的柵電極。因此，可以無(wú)需極大增加步驟數(shù)地形成設(shè)置有在氧化物半導(dǎo)體層 上方和下方的柵電極的薄膜晶體管。 另外，通過(guò)將柵電極設(shè)置在氧化物半導(dǎo)體層的上方，在檢查薄膜晶體管的可靠性 的偏溫應(yīng)力測(cè)試(bias-temperature stess test)(下文稱為BT測(cè)試)中，可以減小BT測(cè) 試前后薄膜晶體管閾電壓的變化量。也就是說(shuō)，將柵電極設(shè)置在氧化物半導(dǎo)體層的上方可 以提高可靠性。 在源電極和氧化物半導(dǎo)體層之間需要?dú)W姆接觸，此外，優(yōu)選盡可能減小它的接觸 電阻。類似地，在漏電極和氧化物半導(dǎo)體層之間需要?dú)W姆接觸，并且優(yōu)選盡可能減小它的接 觸電阻。因此，在源電極和漏電極與柵極絕緣層之間，和在源電極和漏電極與氧化物半導(dǎo)體 層之間有意設(shè)置具有比氧化物半導(dǎo)體層高的載流子濃度的源極和漏極區(qū)，以便造成歐姆接 觸。在本說(shuō)明書(shū)中，起源極和漏極區(qū)作用的低阻值氧化物半導(dǎo)體層具有n型導(dǎo)電性，也被稱 為n+層。 公開(kāi)在本說(shuō)明書(shū)中的發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例是一種顯示器件，其包含在絕緣表面上的第一柵電極；在第一柵電極上的第一絕緣層；在第一絕緣層上的第一源極區(qū)或第一漏極 區(qū)；在第一源極區(qū)或第一漏極區(qū)上的源電極和漏電極；在源電極和漏電極上的第二源極區(qū) 或第二漏極區(qū)；在第二源極區(qū)或第二漏極區(qū)上的氧化物半導(dǎo)體層；覆蓋氧化物半導(dǎo)體層的 第二絕緣層；和在第二絕緣層上的第二柵電極，其中，氧化物半導(dǎo)體層形成于第一絕緣層 上，并與第一柵電極重疊，氧化物半導(dǎo)體層的至少一部分布置在源電極和漏電極之間，并且 第二柵電極與氧化物半導(dǎo)體層以及第一柵電極重疊。
上述結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)至少一個(gè)上述目的。 在上述結(jié)構(gòu)中，使第二柵電極的寬度大于第一柵電極的寬度，從而可以將電壓從 第二柵電極施加在整個(gè)氧化物半導(dǎo)體層上。 并且，在上述結(jié)構(gòu)中，當(dāng)使第一柵電極的寬度小于第二柵電極的寬度時(shí)，與源電極 以及漏電極重疊的第一柵電極的面積縮小，從而可以減小寄生電容?；蛘?，可以使第二柵電 極的寬度小于源電極和漏電極之間的距離，以便第二柵電極與源電極以及漏電極不重疊， 以進(jìn)一步減小寄生電容。 并且，上述結(jié)構(gòu)的制造方法有特征。該制造方法是制造半導(dǎo)體器件的方法，包含如 下步驟在絕緣表面上形成第一柵電極；在第一柵電極上形成第一絕緣層；在第一絕緣層 上形成第一源極區(qū)或第一漏極區(qū)；在第一源極區(qū)或第一漏極區(qū)上形成源電極或漏電極；在 源電極或漏電極上形成第二源極區(qū)或第二漏極區(qū)；在對(duì)第一絕緣層、第二源電極和第二漏 電極進(jìn)行等離子體處理之后，在第二源極區(qū)和第二漏極區(qū)上形成氧化物半導(dǎo)體層；形成覆 蓋氧化物半導(dǎo)體層的第二絕緣層；和在第二絕緣層上形成第二柵電極。在這種制造方法中， 第二柵電極使用與像素電極相同的材料和相同的掩模形成，從而可以無(wú)需極大增加步驟數(shù) 地制造半導(dǎo)體器件。 本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例是包含像素部分和驅(qū)動(dòng)電路的半導(dǎo)體器件，其中，像素部 分至少包括含有第一氧化物半導(dǎo)體層的第一薄膜晶體管；驅(qū)動(dòng)電路包括E匿OS電路，E匿0S 電路至少包括含有第二氧化物半導(dǎo)體層的第二薄膜晶體管和含有第三氧化物半導(dǎo)體層的 第三薄膜晶體管；第三薄膜晶體管包括在第三氧化物半導(dǎo)體層下方的第一柵電極、和在第 三氧化物半導(dǎo)體層上方的第二柵電極；第三氧化物半導(dǎo)體層的至少一部分布置在源電極和 漏電極之間，源極區(qū)設(shè)置在源電極的上方和下方，和漏極區(qū)設(shè)置在漏電極的上方和下方；并 且，第二柵電極與第三氧化物半導(dǎo)體層以及第一柵電極重疊。 在上述結(jié)構(gòu)中，當(dāng)像素部分中的第一薄膜晶體管與像素電極電連接且像素電極使 用與驅(qū)動(dòng)電路中的第二柵電極相同的材料形成時(shí)，可以無(wú)需增加步驟數(shù)地制造半導(dǎo)體器 件。 在上述結(jié)構(gòu)中，當(dāng)像素部分中的第一薄膜晶體管與像素電極電連接且像素電極使 用與驅(qū)動(dòng)電路中的第二柵電極不同的材料形成時(shí)，例如，當(dāng)像素電極由透明導(dǎo)電膜形成而 第二柵電極由鋁膜形成時(shí)，可以減小驅(qū)動(dòng)電路中的第二柵電極的電阻。 在上述結(jié)構(gòu)中，當(dāng)?shù)谝粬烹姌O和第二柵電極具有相同電位時(shí)，可以從氧化物半導(dǎo)
體層的上下側(cè)施加?xùn)艠O電壓，以便可以增大在接通狀態(tài)下流過(guò)的電流的量。 在上述結(jié)構(gòu)中，當(dāng)?shù)谝粬烹姌O和第二柵電極具有不同電位時(shí)，將閾電壓設(shè)置成0
或接近0以降低例如驅(qū)動(dòng)電壓；于是，可以實(shí)現(xiàn)功耗的降低。 并且，提供了所謂的雙柵極結(jié)構(gòu)，其中，驅(qū)動(dòng)電路中的第三氧化物半導(dǎo)體層其間存在第一絕緣層地與第一柵電極重疊，并且還其間存在第二絕緣層地與第二柵電極重疊。
作為含有驅(qū)動(dòng)電路的半導(dǎo)體器件，除了液晶顯示器件之外，還可以給出使用發(fā)光 元件的發(fā)光顯示器件、和也稱為電子紙的使用電泳顯示元件的顯示器件。
注意，本說(shuō)明書(shū)中的"顯示器件"指的是圖像顯示器件、發(fā)光器件或光源(包括照 明器件)。并且，"顯示器件"按其類別包括如下模塊包括像柔性印刷電路(FPC)、帶式自 動(dòng)結(jié)合(TAB)帶或帶載封裝體(TCP)那樣的附著連接器的模塊；含有在其端部設(shè)置有印刷 布線板的TAB帶或TCP的模塊；和含有通過(guò)玻璃上芯片(COG)方法直接安裝在顯示元件上 的集成電路(IC)的模塊。 在使用發(fā)光元件的發(fā)光顯示器件中，在像素部分中包括多個(gè)薄膜晶體管，且在像 素部分中包括薄膜晶體管的柵電極與另一個(gè)晶體管的源極布線或漏極布線電連接的部分。
由于薄膜晶體管容易因靜電等而損壞，優(yōu)選在柵極線或源電極線的相同襯底上設(shè) 置保護(hù)驅(qū)動(dòng)電路的保護(hù)電路。保護(hù)電路優(yōu)選使用包括氧化物半導(dǎo)體的非線性元件形成。
用在本說(shuō)明書(shū)中的氧化物半導(dǎo)體是由InM03(ZnO)m(m > 0)所表達(dá)的薄膜，并且制 造將該薄膜用作半導(dǎo)體層的薄膜晶體管。注意，M表示從Ga、Fe、Ni、Mn和Co中選擇的一種 金屬元素或多種金屬元素。例如，在一些情況下，M是Ga;同時(shí)，在其它情況下，除了Ga之 外，M還表示像Ni或Fe那樣的上述金屬元素(Ga和Ni或Ga和Fe)。并且，除了作為M包 含的金屬元素之外，上述氧化物半導(dǎo)體還可以包含作為雜質(zhì)元素的Fe或Ni、另一種過(guò)渡金 屬元素、或過(guò)渡金屬的氧化物。在本說(shuō)明書(shū)中，這種薄膜也被稱為基于In-Ga-Zn-0的非單 晶膜。 基于In-Ga-Zn-0的非單晶膜通過(guò)濺射法形成，并且在200°C到500°C (通常， 30(TC到400°C )下加熱10到100分鐘。注意，當(dāng)分析基于In-Ga-Zn-0的非單晶膜的晶體 結(jié)構(gòu)時(shí)，通過(guò)XRD分析會(huì)觀察到非晶結(jié)構(gòu)。 以基于In-Ga-Zn-0的非單晶膜為代表的氧化物半導(dǎo)體是含有寬能隙(Eg)的材 料；因此，即使將兩個(gè)柵電極設(shè)置在氧化物半導(dǎo)體層上方和下方，也可以抑制斷開(kāi)電流(off current)的增大。 注意，本說(shuō)明書(shū)中像"第一"和"第二"那樣的序數(shù)是為了方便起見(jiàn)而使用的，并不 表示步驟的次序和各層的堆疊次序。另外，本說(shuō)明書(shū)中的序數(shù)并不表示規(guī)定本發(fā)明的特定 名稱。 通過(guò)在像柵極線驅(qū)動(dòng)電路或源電極線驅(qū)動(dòng)電路那樣的外圍電路、或像素部分中使 用插在設(shè)置在氧化物半導(dǎo)體上方和下方的兩個(gè)柵電極之間的氧化物半導(dǎo)體形成薄膜晶體 管，降低了制造成本。 在上述薄膜晶體管中，在源電極或漏電極的上方或下方形成起源極區(qū)或漏極區(qū)作 用的低阻值氧化物半導(dǎo)體層。因此，可以縮小與源電極或源電極的側(cè)表面接觸的氧化物半 導(dǎo)體層的面積，這會(huì)使薄膜晶體管的接通狀態(tài)電流減小。并且，在源電極和漏電極與柵極絕 緣層之間有意設(shè)置具有比氧化物半導(dǎo)體層高的載流子濃度的源極和漏極區(qū)，以便可以造成 歐姆接觸。


在附圖中
圖1A、 IB和1C是分別例示第1實(shí)施例的顯示器件的一個(gè)例子、第1實(shí)施例的顯示 器件的另一個(gè)例子、和第1實(shí)施例的顯示器件的又一個(gè)例子的截面圖；圖2A、2B和2C分別是第2實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的截面圖、等效電路圖、和頂視圖；圖3A和3B是整體例示第3實(shí)施例的顯示器件的框圖；圖4是例示第3實(shí)施例的顯示器件中布線、輸入端子等的排列的圖形；圖5是例示移位寄存器電路的結(jié)構(gòu)的框圖；圖6是例示觸發(fā)電路的例子的圖形；圖7是例示觸發(fā)電路的布局圖(頂視圖)的視圖；圖8是例示示出移位寄存器電路的操作的時(shí)序圖的圖形；圖9A到9C是例示制造第4實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的方法的視圖；圖10A到10C是例示制造第4實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的方法的視圖；圖11是例示制造第4實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的方法的視圖；圖12是例示制造第4實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的方法的視圖；圖13是例示制造第4實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的方法的視圖；圖14是例示第4實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的視圖；圖15A1、15A2、15B1和15B2是例示第4實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的視圖；圖16是例示第4實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的視圖；圖17是例示第5實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的截面圖；圖18是例示第6實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的像素等效電路的圖形；圖19A到19C是例示第6實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的截面圖；圖20A和20B分別是例示第6實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的頂視圖和截面圖；圖21A1和21A2是例示第7實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的頂視圖，圖21B是例示第7實(shí)
施例的半導(dǎo)體器件的截面圖； 圖22是例示第7實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的截面圖； 圖23A到23D是例示電子設(shè)備的例子的外視圖； 圖24A和24B是分別例示電視設(shè)備和數(shù)字相框的例子的外視圖； 圖25A和25B是例示移動(dòng)電話的例子的外視圖。
具體實(shí)施例方式
在下文中，將參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例。但是，本發(fā)明不局限于下方的描 述，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員容易明白，可以對(duì)模式和細(xì)節(jié)作各種各樣改變。另外，本發(fā)明不 應(yīng)該被解釋成局限于下方實(shí)施例中的描述。
(第1實(shí)施例) 圖1A例示了在相同襯底上設(shè)置了用于驅(qū)動(dòng)電路的第一薄膜晶體管480和用于像 素部分的第二薄膜晶體管170的例子。注意，圖1A也是顯示器件的截面圖的例子。
像素部分和驅(qū)動(dòng)電路是在相同襯底上形成的。在像素部分中，以矩陣形式排列的 作為增強(qiáng)型晶體管的第二薄膜晶體管170用于接通/斷開(kāi)施加在像素電極110上的電壓。 排列在像素部分中的第二薄膜晶體管170是使用氧化物半導(dǎo)體層103形成的。至于第二薄 膜晶體管的電特性，在士20V的柵極電壓下，接通/斷開(kāi)比是109或更大；因此，可以提高顯
8示對(duì)比度，并且，漏電流小，從而可以實(shí)現(xiàn)低功耗驅(qū)動(dòng)。接通/斷開(kāi)比是接通狀態(tài)電流與斷 開(kāi)狀態(tài)電流之比(I。n/I。ff)，I。n/I。ff的值越大，開(kāi)關(guān)特性就越好。因此，高接通/斷開(kāi)比有助 于顯示對(duì)比度的提高。注意，接通電流是晶體管處在接通狀態(tài)時(shí)在源電極和漏電極之間流 動(dòng)的電流。同時(shí)，斷開(kāi)電流是晶體管處在斷開(kāi)狀態(tài)時(shí)在源電極和漏電極之間流動(dòng)的電流。例 如，在n溝道晶體管中，斷開(kāi)電流是柵極電壓低于晶體管的閾電壓時(shí)在源電極和漏電極之 間流動(dòng)的電流。因此，增強(qiáng)型晶體管優(yōu)選用于像素部分，以達(dá)到高對(duì)比度和低功耗驅(qū)動(dòng)。
在驅(qū)動(dòng)電路中，使用包括在氧化物半導(dǎo)體層405下方的第一柵電極401和在氧化 物半導(dǎo)體層405上方的第二柵電極470的至少一個(gè)薄膜晶體管430。第二柵電極470也可 以叫做背柵電極(back-gateelectrode)。當(dāng)形成背柵電極時(shí)，在檢查薄膜晶體管可靠性的 偏溫應(yīng)力測(cè)試(下文稱為BT測(cè)試)中，可以減小BT測(cè)試前后薄膜晶體管的閾電壓的變化 這個(gè)薄膜晶體管430的結(jié)構(gòu)將參照?qǐng)D1A加以描述。用第一柵極絕緣層403覆蓋 設(shè)置在含有絕緣表面的襯底400上的第一柵電極401，并且在與第一柵電極401重疊的第一 柵極絕緣層403上設(shè)置n+層408a和n+層408b。在n+層408a和n+層408b上，設(shè)置第一 布線409和第二布線410。在起源電極和漏電極作用的第一布線409和第二布線410上，設(shè) 置n+層406a和n+層406b。在n+層406a和n+層406b上形成氧化物半導(dǎo)體層405。設(shè)置 覆蓋這個(gè)氧化物半導(dǎo)體層405的第二柵極絕緣層412，并且，在第二柵極絕緣層412上設(shè)置 第二柵電極470。 注意，n+層408a和n+層408b的側(cè)表面的至少一部分與氧化物半導(dǎo)體層405接觸。 n+層406a和n+層406b的上表面和側(cè)表面的至少一部分與氧化物半導(dǎo)體層405接觸。因 為在第一布線409和第二布線410的上方和下方都設(shè)置了 n+層，所以可以減小氧化物半導(dǎo) 體層405與第一布線409和第二布線410的側(cè)表面接觸的面積。 n+層是阻值低于氧化物半導(dǎo)體層405和起源極區(qū)或漏極區(qū)作用的氧化物半導(dǎo)體 層。注意，在第一布線409起源電極層作用而第二布線410起漏電極層作用的情況下，n+層 408a和n+層406a分別起第一和第二源極區(qū)的作用，而n+層408b和n+層406b分別起第一 和第二漏極區(qū)的作用。在第一薄膜晶體管設(shè)置有多個(gè)源極區(qū)和漏極區(qū)的情況下，可以比在 晶體管設(shè)置有單個(gè)源極區(qū)和單個(gè)漏極區(qū)的情況下更大地增大晶體管的接通狀態(tài)電流。
并且，第一柵電極401和第二柵電極470可以相互電連接，以便具有相同電位。當(dāng) 第一柵電極401和第二柵電極470具有相同電位時(shí)，可以從氧化物半導(dǎo)體層的上下側(cè)施加 柵極電壓，以便可以增大在接通狀態(tài)下流過(guò)的電流的量。 并且，通過(guò)將使閾電壓漂移到負(fù)值的控制信號(hào)線與第一柵電極401或第二柵電極 470電連接，可以形成耗盡型TFT。 或者，通過(guò)將使閾電壓漂移到正值的控制信號(hào)線與第一柵電極401或第二柵電極 470電連接，可以形成增強(qiáng)型TFT。 并且，對(duì)用于驅(qū)動(dòng)電路的兩個(gè)薄膜晶體管的組合沒(méi)有特別限制，可以采用作為耗 盡型TFT的包括一個(gè)柵電極的薄膜晶體管和作為增強(qiáng)型TFT的包括兩個(gè)柵電極的薄膜晶體 管的組合。在那種情況下，像素部分中的薄膜晶體管具有柵電極設(shè)置在氧化物半導(dǎo)體層上 方和下方的結(jié)構(gòu)。 或者，像素部分中的薄膜晶體管可以具有柵電極設(shè)置在氧化物半導(dǎo)體層上方和下方的結(jié)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)電路中的增強(qiáng)型TFT和耗盡型TFT每一個(gè)都可以具有柵電極設(shè)置在氧化物 半導(dǎo)體層上方和下方的結(jié)構(gòu)。在那種情況下，采用控制閾電壓的控制信號(hào)線與上下柵電極 之一電連接且所連接的柵電極控制閾電壓的結(jié)構(gòu)。 注意，在圖1A中，第二柵電極470由與像素部分中的像素電極110相同的材料形 成，例如，在透射型液晶顯示器件的情況下，用透明導(dǎo)電膜形成，以便減少步驟數(shù)。但是，對(duì) 第二柵電極470沒(méi)有特別限制。另外，還例示了第二柵電極470的寬度大于第一柵電極401 的寬度，并且大于氧化物半導(dǎo)體層的寬度的例子；但是，對(duì)第二柵電極470的寬度沒(méi)有特別 限制。 圖1B例示了在第二柵電極的材料和寬度方面不同于圖1A的例子。并且，圖1B是 在像素部分中包括與有機(jī)發(fā)光元件或無(wú)機(jī)發(fā)光元件連接的薄膜晶體管170的顯示器件的 例子。 在圖1B中，作為用于起薄膜晶體管432的第二柵電極作用的電極471的材料，使 用金屬材料(從鋁(Al)、銅(Cu)、鈦(Ti)、鉭(Ta)、鎢(W)、鉬(Mo)、鉻(Cr)、釹(Nd)和鈧 (Sc)中選擇的元素、或包含上述元素中的任何元素作為其成分的合金)。截面中電極471 的寬度小于圖1A中的第二柵電極470的寬度。并且，電極471的寬度小于氧化物半導(dǎo)體層 405的寬度。通過(guò)減小電極471的寬度，可以縮小其間存在第二柵極絕緣層412的第二柵電 極471與第一布線409和第二布線471的重疊面積，以便可以減小寄生電容。
發(fā)光元件至少包括第一電極472、發(fā)光層475和第二電極474。在圖1B中，電極 471由與像素部分中的第一電極472相同的材料形成，例如，用鋁等形成，以便減少步驟數(shù)； 但是，對(duì)電極471沒(méi)有特別限制。并且，在圖1B中，絕緣層473起使相鄰像素的第一電極相 互絕緣的隔墻的作用。 并且，圖1C例示了在第二柵電極的材料和寬度方面不同于圖1A的例子。在圖1C 中，作為用于起薄膜晶體管433的第二柵電極作用的電極476的材料，使用金屬材料(從鋁 (Al)、銅(Cu)、鈦(Ti)、鉭(Ta)、鎢(W)、鉬(Mo)、鉻(Cr)、釹(Nd)和鈧(Sc)中選擇的元素、 或包含上述元素中的任何元素作為其成分的合金)。截面中第二柵電極的寬度小于圖1B中 的第二柵電極的寬度。當(dāng)寬度仍然小于圖1B中的寬度時(shí)，可以形成第二柵電極，以便其間 存在第二柵極絕緣層412地與第一布線409和第二布線410不重疊，因此，可以進(jìn)一步減小 寄生電容。例示在圖1C中的電極476的寬度小于第一布線409和第二布線410之間的距 離。在形成具有這樣小寬度的電極476時(shí)，優(yōu)選進(jìn)行使用濕蝕刻等的處理，以便電極476的 兩端的位置比抗蝕劑掩模的端部更靠里。但是，在圖1C中，由于使用了與像素電極110的 材料不同的金屬材料，所以還要加上形成電極476的一個(gè)另外的光刻過(guò)程，并且還需要一 個(gè)另外的掩模。 通過(guò)將包括插在氧化物半導(dǎo)體上方和下方的兩個(gè)柵電極之間的氧化物半導(dǎo)體的 薄膜晶體管用于像柵極線驅(qū)動(dòng)電路或源極線驅(qū)動(dòng)電路那樣的外圍電路，或用于液晶顯示器 件、發(fā)光顯示器件或電子紙的像素部分，可以實(shí)現(xiàn)高速驅(qū)動(dòng)或低功耗。并且，可以無(wú)需極大 增加步驟數(shù)地將像素部分和驅(qū)動(dòng)電路兩者設(shè)置在相同襯底上。通過(guò)在相同襯底上設(shè)置除了 像素部分之外的其它各種電路，可以降低顯示器件的制造成本。 通過(guò)在源電極和漏電極上方和下方設(shè)置源極區(qū)和漏極區(qū)，作為金屬層的源電極或 漏電極與氧化物半導(dǎo)體層之間的結(jié)是有利的，甚至在發(fā)熱方面也具有比肖特基(Schottky)結(jié)更高的工作穩(wěn)定性。另外，重要的是設(shè)置了源極區(qū)和漏極區(qū)，以便將載流子供應(yīng)給溝道 (在源極側(cè))，穩(wěn)定地吸收來(lái)自溝道(在漏極側(cè))的載流子，或防止在與源電極(或漏電極) 的界面上形成電阻。并且，低阻值氧化物半導(dǎo)體層(n+層)的設(shè)置使得即使在高漏極電壓 下也可以保持良好的遷移率。
(第2實(shí)施例) 盡管在第1實(shí)施例中已經(jīng)描述了一個(gè)薄膜晶體管作為驅(qū)動(dòng)電路中的薄膜晶體管， 但在第2實(shí)施例中，下方將描述利用兩個(gè)n溝道薄膜晶體管形成驅(qū)動(dòng)電路的倒相電路的例 子。例示在圖2A中的薄膜晶體管與第1實(shí)施例的例示在圖1A中的薄膜晶體管430相同； 因此，相同部分用相同標(biāo)號(hào)表示。 驅(qū)動(dòng)像素部分的驅(qū)動(dòng)電路是使用倒相電路、電容器、電阻器等形成的。當(dāng)組合使用 兩個(gè)n溝道TFT形成倒相電路時(shí)，存在含有增強(qiáng)型晶體管和耗盡型晶體管的組合的倒相電 路(下文稱為EDM0S電路)和含有兩個(gè)增強(qiáng)型TFT的組合的倒相電路(下文稱為EEM0S電 路)。 驅(qū)動(dòng)電路的倒相電路的截面結(jié)構(gòu)例示在圖2A中。注意，例示在圖2A到2C中的薄
膜晶體管430和第二薄膜晶體管431是交錯(cuò)倒相(inverted-staggered)薄膜晶體管，并且
是其間存在源極區(qū)和漏極區(qū)地將布線設(shè)置在半導(dǎo)體層上方的薄膜晶體管的例子。 在圖2A中，在襯底400上設(shè)置第一柵電極401和柵電極402?？梢允褂孟胥f、鈦、
鉻、鉭、鎢、鋁、銅、釹、或鈧那樣的金屬材料或包含這些金屬材料的任何金屬材料作為其主
要成分的合金材料形成具有單層結(jié)構(gòu)或疊層結(jié)構(gòu)的第一柵電極401和柵電極402。 作為第一柵電極401和柵電極402的雙層疊層結(jié)構(gòu)，例如，將鉬層疊在鋁層上方的
雙層疊層結(jié)構(gòu)、將鉬層疊在銅層上方的雙層結(jié)構(gòu)、將氮化鈦層或氮化鉭層疊在銅層上方的
雙層結(jié)構(gòu)、或?qū)⒌亴雍豌f層疊在一起的雙層結(jié)構(gòu)是優(yōu)選的。作為三層疊層結(jié)構(gòu)，鎢層或
氮化鴇層、鋁和硅的合金或鋁和鈦的合金、和氮化鈦層或鈦層的疊層結(jié)構(gòu)是優(yōu)選的。 另外，在覆蓋第一柵電極401和柵電極402的第一柵極絕緣層403上設(shè)置第一布
線409、第二布線410和第三布線411。此外，在第一柵極絕緣層403與第一布線409之間，
在第一柵極絕緣層403與第二布線410之間，和在第一柵極絕緣層403與第三布線411之
間分別設(shè)置了 n+層420,421和422。第二布線410通過(guò)在第一柵極絕緣層403中形成的接
觸孔404與柵電極402連接。 在第一布線409和第二布線410上形成氧化物半導(dǎo)體層405。另外，在第一布線 409與氧化物半導(dǎo)體層405之間，和在第二布線410與氧化物半導(dǎo)體層405之間分別設(shè)置 了n+層423和424。在第二布線410和第三布線411上形成第二氧化物半導(dǎo)體層407。并 且，在第二布線410與氧化物半導(dǎo)體層407之間，和在第三布線411與氧化物半導(dǎo)體層407 之間分別設(shè)置了 n+層425和426。 注意，n+層420到426是阻值低于氧化物半導(dǎo)體層405或407并起源極區(qū)或漏極 區(qū)作用的氧化物半導(dǎo)體層。通過(guò)在布線與氧化物半導(dǎo)體層之間設(shè)置n+層，甚至在發(fā)熱方面 也可以實(shí)現(xiàn)比肖特基結(jié)更高的工作穩(wěn)定性。 薄膜晶體管430包括第一柵電極401和其間存在第一柵極絕緣層403地與第一柵 電極401重疊的氧化物半導(dǎo)體層405。第一布線409是施加負(fù)電壓VDL的電源線(負(fù)電源 線)。這條電源線可以是具有地電位的電源線(地電位電源線)。
并且，第二薄膜晶體管431包括柵電極402和其間插著第一柵極絕緣層403地與 柵電極402重疊的第二氧化物半導(dǎo)體層407。第三布線411是施加正電壓VDH的電源線(正 電源線)。 并且，在圖2C中例示了驅(qū)動(dòng)電路的倒相電路的頂視圖。在圖2C中，沿著點(diǎn)劃線 Zl-Z2所取的截面對(duì)應(yīng)于圖2A。 并且，在圖2B中例示了 E匿0S電路的等效電路。例示在圖2A中的電路連接對(duì)應(yīng) 于圖2B中的電路連接，并且是薄膜晶體管430是增強(qiáng)型n溝道晶體管，而第二薄膜晶體管 431是耗盡型n溝道晶體管的例子。 在本實(shí)施例中，為了使薄膜晶體管430可以用作增強(qiáng)型n溝道晶體管，在氧化物半
導(dǎo)體層405上設(shè)置了第二柵極絕緣層412，并且在第二柵極絕緣層412上設(shè)置了第二柵電極
470，以便通過(guò)施加在第二柵電極470上的電壓控制薄膜晶體管430的閾值。 并且，第二柵極絕緣層412還起覆蓋第二氧化物半導(dǎo)體層407的保護(hù)層的作用。 注意，在圖2A和2C中例示了第二布線410通過(guò)在第一柵極絕緣層403中形成的
接觸孔404直接與柵電極402連接的例子，但是，沒(méi)有特別的限制，可以分離地設(shè)置連接電
極，從而電連接第二布線410和柵電極402。 并且，本實(shí)施例可以自由地與第1實(shí)施例結(jié)合。(第3實(shí)施例) 在第3實(shí)施例中，將參照框圖等描述顯示器件。 圖3A例示了有源矩陣液晶顯示器件的框圖的例子。例示在圖3A中的液晶顯示器 件在襯底300上包括含有每一個(gè)都設(shè)置有顯示元件的多個(gè)像素的像素部分301 ;控制與每 個(gè)像素的柵電極連接的掃描線的掃描線驅(qū)動(dòng)電路302 ;和控制輸入到所選像素中的視頻信 號(hào)的信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路303。 圖3B例示了有源矩陣發(fā)光顯示器件的框圖的例子。例示在圖3B中的發(fā)光顯示 器件在襯底310上包括含有每一個(gè)都設(shè)置有顯示元件的多個(gè)像素的像素部分311 ;每一個(gè) 都控制與像素的柵電極連接的掃描線的第一掃描線驅(qū)動(dòng)電路312和第二掃描線驅(qū)動(dòng)電路 313 ;和控制輸入到所選像素中的視頻信號(hào)的信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路314。在在一個(gè)像素中排列了 開(kāi)關(guān)TFT和電流控制TFT的兩個(gè)TFT (薄膜晶體管)的情況下，在例示在圖3B中的發(fā)光顯示 器件中，在第一掃描線驅(qū)動(dòng)電路312中生成輸入到與開(kāi)關(guān)TFT的柵電極連接的第一掃描線 的信號(hào)，而在第二掃描線驅(qū)動(dòng)電路313中生成輸入到與電流控制TFT的柵電極連接的第二 掃描線的信號(hào)。注意，也可以采用在一個(gè)掃描線驅(qū)動(dòng)電路中生成輸入到第一掃描線的信號(hào) 和輸入到第二掃描線的信號(hào)的結(jié)構(gòu)。或者，例如，取決于包括在開(kāi)關(guān)元件中的TFT的數(shù)量， 可以在每個(gè)像素中設(shè)置用于控制開(kāi)關(guān)元件的操作的多條第一掃描線。在這種情況下，可以 在一個(gè)掃描線驅(qū)動(dòng)電路中生成輸入到多條第一掃描線的所有信號(hào)，或者可以通過(guò)多個(gè)掃描 線驅(qū)動(dòng)電路分離地生成信號(hào)。 注意，這里描述了在顯示器件中形成掃描線驅(qū)動(dòng)電路302、第一掃描線驅(qū)動(dòng)電路 312、第二掃描線驅(qū)動(dòng)電路313、和信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路303和314的模式；但是，可以使用像IC 那樣的半導(dǎo)體器件安裝掃描線驅(qū)動(dòng)電路302、第一掃描線驅(qū)動(dòng)電路312、或第二掃描線驅(qū)動(dòng) 電路313的一部分。或者，可以使用像IC那樣的半導(dǎo)體器件安裝信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路303或 314的一部分。
圖4是例示構(gòu)成顯示器件的包括信號(hào)輸入端子321、掃描線、信號(hào)線、和非線性元 件的像素部分和保護(hù)電路之間的位置關(guān)系的圖形。像素部分327包括排列在含有絕緣表面 的襯底320上以便彼此相交的掃描線323和信號(hào)線324。注意，像素部分327對(duì)應(yīng)于例示在 圖3A和3B中的像素部分301和像素部分311。 像素部分301通過(guò)列向排列并從信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路303延伸的多條信號(hào)線Sl Sm(未示出)與信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路303連接，通過(guò)行向排列并從掃描線驅(qū)動(dòng)電路302延伸的多 條掃描線Gl Gn(未示出)與掃描線驅(qū)動(dòng)電路302連接。像素部分301包括通過(guò)信號(hào)線 Sl Sm和掃描線Gl Gn排列成矩陣形式的多個(gè)像素(未示出)。然后，將每個(gè)像素與信 號(hào)線Sj (信號(hào)線Sl Sm的任何一條)和掃描線Gi (掃描線Gl Gn的任何一條)連接。
像素部分327包括排列成矩陣形式的多個(gè)像素328。像素328包括與掃描線323 和信號(hào)線324連接的像素TFT 329、存儲(chǔ)電容器330、和像素電極331。
這里的像素結(jié)構(gòu)例示了存儲(chǔ)電容器330的一個(gè)電極與像素TFT329連接且它的另 一個(gè)電極與電容器線332連接的情況。并且，像素電極331用作驅(qū)動(dòng)顯示元件(液晶元件、 發(fā)光元件、反襯介質(zhì)(電子墨水)等)的一個(gè)電極。這樣顯示元件的另一個(gè)電極與公共端 333連接。 將一些保護(hù)電路設(shè)置在像素部分327和信號(hào)線輸入端子322之間。另外，將其它保 護(hù)電路設(shè)置在掃描線驅(qū)動(dòng)電路和像素部分327之間。在本實(shí)施例中，設(shè)置了多個(gè)保護(hù)電路， 以便當(dāng)由靜電等引起的浪涌電壓施加在掃描線323、信號(hào)線324、和電容器總線337上時(shí)，像 素TFT329等不會(huì)損壞。因此，形成保護(hù)電路，以便當(dāng)施加了浪涌電壓時(shí)讓電荷釋放到公共 布線中。 在本實(shí)施例中，例示了將保護(hù)電路334、保護(hù)電路335、和保護(hù)電路336分別排列在 掃描線323側(cè)、信號(hào)線324側(cè)、和電容器總線337側(cè)的例子。注意，保護(hù)電路的排列位置不 局限此。另外，在未使用像IC那樣的半導(dǎo)體器件安裝掃描線驅(qū)動(dòng)電路的情況下，保護(hù)電路 334未必設(shè)置在掃描線323側(cè)。 通過(guò)將在第1實(shí)施例或第2實(shí)施例中所述的TFT用于這些電路，可以獲得如下優(yōu) 點(diǎn)。 驅(qū)動(dòng)電路大致劃分成邏輯電路部分和開(kāi)關(guān)部分或緩沖器部分。設(shè)置在邏輯電路部
分中的TFT優(yōu)選具有可以控制閾電壓的結(jié)構(gòu)。另一方面，設(shè)置在開(kāi)關(guān)部分或緩沖器部分中
的TFT優(yōu)選具有大接通狀態(tài)電流。通過(guò)設(shè)置包括在第1實(shí)施例或第2實(shí)施例中所述的TFT
的驅(qū)動(dòng)電路，可以控制設(shè)置在邏輯電路部分中的TFT的閾電壓，并可以增大設(shè)置在開(kāi)關(guān)部
分或緩沖器部分中的TFT的接通狀態(tài)電流。而且，在第1實(shí)施例或第2實(shí)施例中所述的TFT
有助于縮小驅(qū)動(dòng)電路占據(jù)的面積和使框架變窄。 下方描述包括在掃描線驅(qū)動(dòng)電路中的移位寄存器電路。 例示在圖5中的移位寄存器電路包括多個(gè)觸發(fā)電路351、控制信號(hào)線352、控制信 號(hào)線353、控制信號(hào)線354、控制信號(hào)線355、控制信號(hào)線356、和復(fù)位線357。
正如圖5的移位寄存器電路所例示的那樣，在觸發(fā)電路351中，通過(guò)控制信號(hào)線 352將啟動(dòng)脈沖SSP輸入第一級(jí)的輸入端子IN，前一級(jí)的觸發(fā)電路351的輸出信號(hào)端子S。ut 與下一級(jí)的輸入端子IN連接。并且，第N級(jí)(N是自然數(shù))的復(fù)位端子(reset terminal) RES通過(guò)復(fù)位線357與第(N+3)級(jí)的觸發(fā)電路的輸出信號(hào)端子S。ut連接。當(dāng)假設(shè)通過(guò)控制信
13號(hào)線353將第1時(shí)鐘信號(hào)CLK1輸入第N級(jí)的觸發(fā)電路351的時(shí)鐘脈沖端CLK時(shí)，通過(guò)控制 信號(hào)線354將第2時(shí)鐘信號(hào)CLK2輸入第(N+l)級(jí)的觸發(fā)電路351的時(shí)鐘脈沖端CLK。通過(guò) 控制信號(hào)線355將第3時(shí)鐘信號(hào)CLK3輸入第(N+2)級(jí)的觸發(fā)電路351的時(shí)鐘脈沖端CLK。 通過(guò)控制信號(hào)線356將第4時(shí)鐘信號(hào)CLK4輸入第(N+3)級(jí)的觸發(fā)電路351的時(shí)鐘脈沖端 CLK。然后，通過(guò)控制信號(hào)線353將第1時(shí)鐘信號(hào)CLK1輸入第(N+4)級(jí)的觸發(fā)電路351的 時(shí)鐘脈沖端CLK。另外，第N級(jí)的觸發(fā)電路351從門輸出端子(gateoutput terminal)G。ut 輸出第N級(jí)的觸發(fā)電路的輸出SR。utN。 注意，觸發(fā)電路351與電源和電源線之間的連接未例示出來(lái)；但是，通過(guò)電源線將 電源電位Vdd和電源電位GND供應(yīng)給每個(gè)觸發(fā)電路351 。 注意，在基準(zhǔn)電位是OV的情況下，在本說(shuō)明書(shū)中所述的電源電位對(duì)應(yīng)于電位差。 因此，電源電位也稱為電源電壓，或在一些情況下，將電源電壓稱為電源電位。
注意，在本說(shuō)明書(shū)中，"A和B相互連接"的描述包括A和B相互電連接的情況，以及 A和B相互直接連接的情況。這里，"A和B相互電連接"的描述包括如下情況當(dāng)在A和B 之間存在具有任何導(dǎo)電功能的物體時(shí)，A和B通過(guò)該物體基本上具有相同電位。具體地說(shuō)， "A和B相互電連接"的描述包括了考慮到電路操作，可以認(rèn)為A和B具有相同電位的情況， 例如，A和B通過(guò)像TFT那樣的開(kāi)關(guān)元件連接且通過(guò)開(kāi)關(guān)元件的導(dǎo)電使A和B基本上具有 相同電位的情況、A和B通過(guò)電阻器連接但在電阻器的兩端形成的電位差不影響包括A和B 的電路的操作的情況等。 接著，圖6例示了包括在例示在圖5中的移位寄存器電路中的觸發(fā)電路351的一 種模式。例示在圖6中的觸發(fā)電路351包括邏輯電路部分361和開(kāi)關(guān)部分362。邏輯電路 部分361包括TFT 363 368。并且，開(kāi)關(guān)部分362包括TFT 369 372。注意，邏輯電路 部分是響應(yīng)從外部部分輸入的信號(hào)，對(duì)輸出到作為下一級(jí)中的電路的開(kāi)關(guān)部分的信號(hào)進(jìn)行 開(kāi)關(guān)的電路。另外，開(kāi)關(guān)部分是響應(yīng)從外部部分和控制電路部分輸入的信號(hào)，接通/斷開(kāi)起 開(kāi)關(guān)作用的TFT，并視TFT的尺寸和結(jié)構(gòu)而定地輸出電流的電路。 在觸發(fā)電路351中，輸入端子IN與TFT 364的柵極端子和TFT367的柵極端子連 接。復(fù)位端子RES與TFT 363的柵極端子連接。時(shí)鐘脈沖端CLK與TFT 369的第一端子和 TFT 371的第一端子連接。供應(yīng)電源電位Vdd的電源線與TFT 364的第一端子、和TFT 366 的柵極端子和第二端子連接。供應(yīng)電源電位GND的電源線與TFT 363的第二端子、TFT 365 的第二端子、TFT 367的第二端子、TFT 368的第二端子、TFT 370的第二端子、和TFT 372 的第二端子連接。并且，TFT 363的第一端子、TFT 364的第二端子、TFT 365的第一端子、 TFT 368的柵極端子、TFT 369的柵極端子、和TFT 371的柵極端子相互連接。TFT 366的 第一端子與TFT 365的柵極端子、TFT 367的第一端子、TFT 368的第一端子、TFT 370的柵 極端子、和TFT 372的柵極端子連接。另外，門輸出端子G。ut與TFT 369的第二端子和TFT 370的第一端子連接。輸出信號(hào)端子S。ut與TFT 371的第二端子和TFT 372的第一端子連 接。注意，這里描述了 TFT 363 372都是n溝道TFT的情況。 注意，TFT是至少含有柵極、漏極和源極三個(gè)端子的元件，并且含有在漏極區(qū)和源 極區(qū)之間的溝道形成區(qū)。電流可以流過(guò)漏極區(qū)、溝道形成區(qū)、和源極區(qū)。這里，視TFT的結(jié) 構(gòu)、操作條件等而定，在一些情況下，源極和漏極可以相互交換；因此，難以確定哪個(gè)是源極哪個(gè)是漏極。因此，在一些情況下，起源極和漏極作用的區(qū)域不稱為源極和漏極，而是分別 稱為，例如，第一端子和第二端子。在這種情況下，起柵極作用的端子被稱為柵極端子。
接著，圖7例示了例示在圖6中的觸發(fā)電路351的布局圖的例子。
圖7的觸發(fā)電路包括供應(yīng)電源電位Vdd的電源線381、復(fù)位線382、控制信號(hào)線 353、控制信號(hào)線354、控制信號(hào)線355、控制信號(hào)線356、控制信號(hào)線383、供應(yīng)電源電位GND 的電源線384、邏輯電路部分361、和開(kāi)關(guān)部分362。邏輯電路部分361包括TFT 363 368。 開(kāi)關(guān)部分362包括TFT 369 372。在圖7中，還例示了與輸出端G。ut連接的布線和與輸出 信號(hào)端子S。ut連接的布線。 圖7例示了半導(dǎo)體層385、第一布線層386、第二布線層387、第三布線層3S8、和接
觸孔389。注意，第一布線層386可以由一層?xùn)烹姌O形成，第二布線層387可以由一層TFT
的源電極和漏電極形成，和第三布線層388可以一層像素部分中的像素電極形成。但是，對(duì)
本例沒(méi)有限制，例如，可以使第三布線層388形成為與像素電極層不同的層。注意，圖7中的電路元件之間的連接像例示在圖6中的那樣。注意，圖7例示了輸
入第一時(shí)鐘信號(hào)的觸發(fā)電路；因此，未例示出與控制信號(hào)線354 356的連接。 在圖7的觸發(fā)電路的布局圖中，通過(guò)控制包括在邏輯電路部分361中的TFT 366
或TFT 367的閾電壓，可以形成EDMOS電路373。通常，形成TFT 366是耗盡型而TFT 367
是增強(qiáng)型的E匿0S電路373，而包括在開(kāi)關(guān)部分362中的TFT 369 372是雙柵極TFT或耗
盡型TFT。注意，在圖6中，EDM0S電路373中的TFT 366和TFT 367在耗盡型TFT的柵電
極的連接位置方面不同于例示在圖2A到2C中的EDM0S電路中的TFT。 使TFT 366或TFT 367形成為雙柵極TFT，并且控制背柵電極的電位，以便可以形
成耗盡型TFT或增強(qiáng)型TFT。 在圖7中，分離地設(shè)置具有與控制TFT 366的閾電壓的背柵電極相同的電位的控 制信號(hào)線390，以形成耗盡型。TFT 366是雙柵極TFT，并且，背柵電極的電位不同于供應(yīng)施 加在柵電極上的電源電位Vdd的電源線381的電位。 圖7例示了 TFT 369 372是雙柵極TFT且背柵電極和柵電極具有相同電位的例 子，每個(gè)背柵電極的電位是與供應(yīng)施加在柵電極上的電源電位Vdd的電源線的電位相同的 電位。 以這種方式，排列在顯示器件的像素部分和驅(qū)動(dòng)電路中的TFT可以只使用其中使 用氧化物半導(dǎo)體層的n溝道TFT形成。 并且，邏輯電路部分361中的TFT 366是響應(yīng)電源電位Vdd供應(yīng)電流的TFT。使 TFT 366形成雙柵極TFT或耗盡型TFT，以增大流過(guò)電流，從而可以不會(huì)使性能降低地實(shí)現(xiàn) TFT的最小化。 并且 TFT占據(jù)的面積。于 是，也可以縮小包括TFT的電路占據(jù)的面積。注意，可以使開(kāi)關(guān)部分362中的TFT 369 372 形成雙柵極TFT，以便如圖所示，將半導(dǎo)體層385插在第一布線層386和第三布線層388之 間。 在圖7中例示了雙柵極TFT每一個(gè)都具有將半導(dǎo)體層385插在因通過(guò)接觸孔389 相互連接而具有相同電位的第一布線層386和第三布線層388之間的結(jié)構(gòu)的例子。但是，沒(méi)有特別的限制；例如，可以采用為第三布線層388分離地設(shè)置控制信號(hào)線，以便與第一布 線層386獨(dú)立地控制第三布線層388的電位的結(jié)構(gòu)。 注意，在例示在圖7中的觸發(fā)電路的布局圖中，TFT 363 372的溝道形成區(qū)的形 狀可以是U形(反C形或馬蹄形)。另外，盡管在圖7中所有TFT都具有相同尺寸，但可以 依照隨后級(jí)的負(fù)載量適當(dāng)改變與輸出信號(hào)端子S。ut或門輸出端子G。ut連接的每個(gè)TFT的尺 寸。 接著，參照例示在圖8中的時(shí)序圖描述例示在圖5中的移位寄存器電路的操作。圖
8例示了分別供應(yīng)給例示在圖5中的控制信號(hào)線352 356的啟動(dòng)脈沖SSP和第一到第四
時(shí)鐘信號(hào)CLK1 CLK4、和從第一到第五級(jí)的觸發(fā)電路的輸出信號(hào)端子S。ut輸出的S。utl
S。ut5。注意，在圖8的描述中，使用表示圖6和圖7中的各自元件的標(biāo)號(hào)。 注意，圖8是在包括在觸發(fā)電路中的每個(gè)TFT是n溝道TFT情況下的時(shí)序圖。并
且，如圖所示，第一時(shí)鐘信號(hào)CLK1相對(duì)于第四時(shí)鐘信號(hào)CLK4漂移了 1/4波長(zhǎng)(虛線劃分的
部分)。 首先，在時(shí)段T1中，以H電平將啟動(dòng)脈沖SSP輸入第一級(jí)的觸發(fā)電路，邏輯電路部 分361接通開(kāi)關(guān)部分中的TFT 369和371，并且斷開(kāi)開(kāi)關(guān)部分中的TFT 370和372。此時(shí)， 由于第一時(shí)鐘信號(hào)CLK1處在L(低)電平上，所以S。utl處在L電平上。
注意，在時(shí)段T1中，不將信號(hào)輸入第二級(jí)和隨后級(jí)的觸發(fā)電路的IN端子中，以便 觸發(fā)電路沒(méi)有操作地輸出L電平。注意，該描述是在移位寄存器電路的每個(gè)觸發(fā)電路在初 始狀態(tài)下輸出L電平的假設(shè)下作出的。 接著，在時(shí)段T2中，邏輯電路部分361以與時(shí)段T1類似的方式控制第一級(jí)的觸發(fā) 電路中的開(kāi)關(guān)部分362。在時(shí)段T2中，第一時(shí)鐘信號(hào)CLK1處在H(高)電平上，因此，S。utl 處在H電平上。并且，在時(shí)段T2中，以H電平將S。utl輸入第二級(jí)的觸發(fā)電路的IN端子中， 邏輯電路部分361接通開(kāi)關(guān)部分中的TFT 369和371，并且斷開(kāi)開(kāi)關(guān)部分中的TFT 370和 372。此時(shí)，由于第二時(shí)鐘信號(hào)CLK2處在L電平上，所以S。ut2處在L電平上。
注意，在時(shí)段T2中，不將信號(hào)輸入第三級(jí)和隨后級(jí)的觸發(fā)電路的IN端子中，以便 觸發(fā)電路沒(méi)有操作地輸出L電平。 接著，在時(shí)段T3中，邏輯電路部分361控制開(kāi)關(guān)部分362，以便在第一級(jí)的觸發(fā)電 路中保持時(shí)段T2的狀態(tài)。因此，在時(shí)段T3中，第一時(shí)鐘信號(hào)CLK1處在H電平上且S。utl處 在H電平上。并且，在時(shí)段T3中，邏輯電路部分361以與時(shí)段T2類似的方式控制第二級(jí) 的觸發(fā)電路中的開(kāi)關(guān)部分362。在時(shí)段T3中，由于第二時(shí)鐘信號(hào)CLK2處在H電平上，所以 S。ut2處在H電平上。另外，在時(shí)段T3中，以H電平將S。ut2輸入第三級(jí)的觸發(fā)電路的IN端子 中，邏輯電路部分361接通開(kāi)關(guān)部分中的TFT 369和371，并且斷開(kāi)開(kāi)關(guān)部分中的TFT 370 和372。此時(shí)，第三時(shí)鐘信號(hào)CLK3處在L電平上，因此，S。ut3處在L電平上。
注意，在時(shí)段T3中，不將信號(hào)輸入第四級(jí)和隨后級(jí)的觸發(fā)電路的IN端子中，以便 觸發(fā)電路沒(méi)有操作地輸出L電平。 接著，在時(shí)段T4中，邏輯電路部分361控制開(kāi)關(guān)部分362，以便在第一級(jí)的觸發(fā)電 路中保持時(shí)段T3的狀態(tài)。因此，在時(shí)段T4中，第一時(shí)鐘信號(hào)CLK1處在L電平上且S。utl處 在L電平上。并且，在時(shí)段T4中，邏輯電路部分361控制開(kāi)關(guān)部分362，以便在第二級(jí)的觸 發(fā)電路中保持時(shí)段T3的狀態(tài)。因此，在時(shí)段T4中，第二時(shí)鐘信號(hào)CLK2處在H電平上且S。ut2處在H電平上。另外，在時(shí)段T4中，邏輯電路部分361以與時(shí)段T3類似的方式控制第三級(jí) 的觸發(fā)電路中的開(kāi)關(guān)部分362。在時(shí)段T4中，由于第三時(shí)鐘信號(hào)CLK3處在H電平上，所以 S。ut3處在H電平上。在時(shí)段T4中，以H電平將S。ut3輸入第四級(jí)的觸發(fā)電路的IN端子中， 邏輯電路部分361接通開(kāi)關(guān)部分362中的TFT 369和371，并且斷開(kāi)開(kāi)關(guān)部分362中的TFT 370和372。此時(shí)，由于第四時(shí)鐘信號(hào)CLK4處在L電平上，所以S。ut4處在L電平上。
注意，在時(shí)段T4中，不將信號(hào)輸入第五級(jí)和隨后級(jí)的觸發(fā)電路的IN端子中，以便 觸發(fā)電路沒(méi)有操作地輸出L電平。 接著，在時(shí)段T5中，邏輯電路部分361控制開(kāi)關(guān)部分362，以便在第二級(jí)的觸發(fā)電 路中保持時(shí)段T3的狀態(tài)。因此，在時(shí)段T5中，第二時(shí)鐘信號(hào)CLK2處在L電平上且S。ut2處 在L電平上。并且，在時(shí)段T5中，邏輯電路部分361控制開(kāi)關(guān)部分362，以便在第三級(jí)的觸 發(fā)電路中保持時(shí)段T4的狀態(tài)。因此，在時(shí)段T5中，第三時(shí)鐘信號(hào)CLK3處在H電平上且S。ut3 處在H電平上。另外，在時(shí)段T5中，邏輯電路部分361以與時(shí)段T4類似的方式控制第四級(jí) 的觸發(fā)電路中的開(kāi)關(guān)部分362。在時(shí)段T5中，由于第四時(shí)鐘信號(hào)CLK4處在H電平上，所以 S。ut4處在H電平上。第五級(jí)和隨后級(jí)的觸發(fā)電路具有與第一到第四級(jí)的觸發(fā)電路的那些類 似的布線連接和要輸入的信號(hào)的定時(shí)；因此，省略對(duì)它們的描述。 正如圖5的移位寄存器電路所例示的那樣，S。ut4也起第一級(jí)的觸發(fā)電路的復(fù)位信 號(hào)的作用。在時(shí)段T5中，S。ut4處在H電平上，并且將這個(gè)信號(hào)輸入第一級(jí)的觸發(fā)電路的復(fù) 位端子RES中。當(dāng)輸入復(fù)位信號(hào)時(shí)，在開(kāi)關(guān)部分362中，TFT 369和371被斷開(kāi)，而TFT 370 和732被接通。然后，第一級(jí)的觸發(fā)電路的S。utl輸出L電平，直到下一個(gè)啟動(dòng)脈沖SSP的輸 入。 通過(guò)上述操作，在第二級(jí)和隨后級(jí)的觸發(fā)電路中，根據(jù)從隨后級(jí)的觸發(fā)電路輸出 的復(fù)位信號(hào)也復(fù)位邏輯電路部分。如S。utl S。uts所示，可以形成輸出具有時(shí)鐘信號(hào)的漂移 了 1/4波長(zhǎng)的波形的信號(hào)的移位寄存器電路。 當(dāng)觸發(fā)電路具有在邏輯電路部分中設(shè)置作為增強(qiáng)型TFT和耗盡型TFT的組合的 E匿0S電路和在開(kāi)關(guān)部分中設(shè)置雙柵極TFT的結(jié)構(gòu)時(shí)，可以增大在包括在邏輯電路部分361 中的TFT中流動(dòng)的電流的量，并且可以不會(huì)使性能降低地縮小TFT占據(jù)的面積以及包括TFT 的電路占據(jù)的面積。并且，在包括在開(kāi)關(guān)部分362中的TFT中，可以增大在TFT中流動(dòng)的電 流的量并可以高速進(jìn)行接通/斷開(kāi)的切換；因此，可以不會(huì)使性能降低地縮小TFT占據(jù)的面 積，以及包括TFT的電路占據(jù)的面積。于是，可以實(shí)現(xiàn)窄框架的、尺寸縮小的、和高性能的顯 示器件。 并且，可以在例示在圖3A和3B中的信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路中設(shè)置鎖存電路、電平位移器 電路等。將緩沖器部分設(shè)置在將信號(hào)從信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路發(fā)送到像素部分的最后一級(jí)中，并 且將放大信號(hào)從信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路發(fā)送到像素部分。因此，當(dāng)在緩沖器部分中設(shè)置具有大接 通狀態(tài)電流的TFT，通常，雙柵極TFT或耗盡型TFT時(shí)，可以縮小TFT的面積，并且可以縮小 信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路占據(jù)的面積。于是，可以實(shí)現(xiàn)窄框架的、尺寸縮小的、和高性能的顯示器件。 注意，由于作為信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路的一部分的移位寄存器需要高速操作，所以優(yōu)選使用IC等 將移位寄存器安裝在顯示器件上。 另外，本實(shí)施例可以自由地與第1實(shí)施例或第2實(shí)施例結(jié)合。
(第4實(shí)施例)。
在第4實(shí)施例中，將參照?qǐng)D9A 9C、圖10A IOC、圖11、圖12、圖13、圖14、圖 15A1、15A2、15B1和15B2、和圖16描述制造包括在第1實(shí)施例中所述的第二薄膜晶體管170 的顯示器件的方法。 在圖9A中，以Corning, Inc.制造的7059玻璃、1737玻璃等為代表的鋇硼硅酸鹽 玻璃、鋁硼硅酸鹽玻璃等的玻璃襯底可以用作具有透光性的襯底100。 接著，在襯底100的整個(gè)表面上形成導(dǎo)電層之后，通過(guò)第一光刻步驟形成抗蝕劑 掩模。然后，通過(guò)蝕刻除去不必要部分，從而形成布線和電極(包括柵電極101的柵極布線、 電容器布線108、和第一端子121)。此時(shí)，進(jìn)行蝕刻，以便至少使柵電極101的端部形成斜 度(taper)。這個(gè)階段的截面圖例示在圖9A中。注意，圖11是這個(gè)階段的頂視圖。還要注 意，由于使用大量抗蝕劑材料和顯影溶液以便改善抗蝕劑薄膜的均勻性，所以在通過(guò)旋涂 法形成抗蝕劑掩模的情況下，過(guò)度地消耗大量材料。在使用旋涂法的成膜方法中，襯底尺寸 的增大在大規(guī)模生產(chǎn)時(shí)尤其不利，因?yàn)檗D(zhuǎn)動(dòng)大型襯底的機(jī)構(gòu)變大，并且材料液體的損耗和 浪費(fèi)量也增大。此外，當(dāng)通過(guò)旋涂長(zhǎng)方形襯底形成薄膜時(shí)，在薄膜中很有可能出現(xiàn)以轉(zhuǎn)軸為 中心的圓形不均勻。因此，通過(guò)絲網(wǎng)印刷法或像噴墨法那樣的液滴排放法有選擇地形成抗 蝕劑材料掩模，然后通過(guò)曝光形成抗蝕劑掩模是優(yōu)選的。通過(guò)有選擇地形成抗蝕劑材料掩 模，可以實(shí)現(xiàn)抗蝕劑材料消耗的減少；因此，可以極大地降低成本。同時(shí)，可以使用這樣具有 1000mm(毫米)X1200mm、1100mmX 1250mm、或1150mmX 1300mm的尺寸的大型襯底。
包括柵電極101的柵極布線、電容器布線108、和端子部分中的第一端子121希望 由像鋁(Al)或銅(Cu)那樣的低電阻導(dǎo)電材料形成。但是，鋁本身具有低耐熱性、容易腐蝕 等的缺點(diǎn)；因此，與具有耐熱性的導(dǎo)電材料結(jié)合在一起使用。作為具有耐熱性的導(dǎo)電材料， 可以使用從鈦(Ti)、鉭(Ta)、鎢(W)、鉬(Mo)、鉻(Cr)、釹(Nd)和鈧(Sc)中選擇的元素、 包含這些元素中的任何元素作為其成分的合金、包含這些元素中的任何元素的組合的合金 膜、或包含這些元素的任何元素作為其成分的氮化物。 然后，在柵電極101上整個(gè)地形成柵極絕緣層102。通過(guò)濺射法等使柵極絕緣層 102形成50nm(納米)到400nm的厚度。當(dāng)優(yōu)先考慮薄膜晶體管的產(chǎn)率時(shí)，柵極絕緣層102 的厚度優(yōu)選較大。 例如，作為柵極絕緣層102，通過(guò)濺射法使氧化硅膜形成100nm的厚度。不必說(shuō)，柵 極絕緣層102不局限于這樣的氧化硅膜，像氧氮化硅膜、氮化硅膜、氧化鋁膜、氮化鋁膜、氧 氮化鋁膜、或氧化鉭膜那樣的其它絕緣膜都可以用于形成單層結(jié)構(gòu)或疊層結(jié)構(gòu)。當(dāng)氧氮化 硅膜、氮化硅膜等用作柵極絕緣層102時(shí)，可以阻止來(lái)自玻璃襯底的雜質(zhì)(例如，鈉)擴(kuò)散 到和進(jìn)入稍后形成的氧化物半導(dǎo)體中。 接著，執(zhí)行第二光刻步驟以形成抗蝕劑掩模，并且通過(guò)蝕刻除去不必要部分，形成 到達(dá)由與柵電極相同的材料制成的電極或布線的接觸 L。該接觸孔是為了直接與稍后形成 的導(dǎo)電膜連接而設(shè)置的。例如，當(dāng)在驅(qū)動(dòng)電路部分中形成柵電極直接與源電極或漏電極接 觸的薄膜晶體管時(shí)，或當(dāng)在端子部分中形成與柵極布線電連接的端子時(shí)形成接觸孔。在本 實(shí)施例中，描述了通過(guò)第二光刻步驟形成與稍后形成的導(dǎo)電膜直接連接的接觸孔的例子， 但是，沒(méi)有特別的限制，可以稍后在與用于連接到像素電極的接觸孔相同的過(guò)程中形成到 達(dá)柵電極層的接觸孔，并且可以使用與像素電極相同的材料進(jìn)行電連接。在使用與像素電 極相同的材料進(jìn)行電連接的情況下，可以減少一個(gè)掩模。
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接著，通過(guò)濺射法在柵極絕緣層102上形成第一n+膜(在本實(shí)施例中，基 于In-Ga-Zn-0的非單晶膜)。n+層的濺射沉積是在如下條件下進(jìn)行的靶包括比例為 1 : 1 : l( = ln203 : Ga203 : ZnO)的氧化銦(InA)、氧化鎵(Ga203)和氧化鋅(ZnO)，沉 積室中的壓強(qiáng)被設(shè)置在0. 4Pa(帕)上，電功率被設(shè)置在500W(瓦)上，沉積溫度被設(shè)置成 室溫，和氬氣流速被設(shè)置成40sccm上。盡管有意使用111203 : Ga203 : ZnO = 1 : 1 : 1的 靶，但在一些情況下，獲得在剛成膜之后包括尺寸為lnm到lOnm的晶粒的基于In-Ga-Zn-O 的非單晶膜。可以認(rèn)為，控制晶粒的存在與否和晶粒的密度以及在lnm到lOnm內(nèi)調(diào)整晶粒 的直徑可以通過(guò)適當(dāng)調(diào)整像靶成分比、沉積壓強(qiáng)(0. lPa到2. OPa)、電功率(250W到3000W : ①8英寸)、溫度(室溫到IO(TC )等那樣，反應(yīng)濺射的沉積條件來(lái)完成。第一 n+膜的厚度 被設(shè)置成5nm到20nm。不必說(shuō)，包括在薄膜中的晶粒的尺寸不超過(guò)膜厚。在本實(shí)施例中，第 一n+膜具有5nm的厚度。 接著，通過(guò)濺射法或真空蒸發(fā)法在第一n+膜上形成金屬材料的導(dǎo)電膜。這里，導(dǎo)電 膜具有Ti膜、含Nd的鋁膜、和Ti膜的三層結(jié)構(gòu)。作為用于導(dǎo)電膜的材料，可以給出從A1、 Cr、 Ta、 Ti、 Mo和W中選擇的元素；包含上述元素的任何元素作為其成分的合金；和包含上 述元素的任何元素的組合的合金膜等。并且，導(dǎo)電膜可以具有雙層結(jié)構(gòu)，并可以將鈦膜疊在 鋁膜上?；蛘撸瑢?dǎo)電膜可以具有包含硅的鋁膜的單層結(jié)構(gòu)或鈦膜的單層結(jié)構(gòu)。
接著，通過(guò)濺射法在導(dǎo)電膜上形成第二 n+膜(在本實(shí)施例中，基于In-Ga-Zn-0的 非單晶膜)。這個(gè)第二n+膜可以在與第一n+膜相同的條件下形成。作為第二n+膜，使用在 剛成膜之后可以包括尺寸為lnm到10nm的晶粒的基于In-Ga-Zn-0的非單晶膜。第二n+膜 的厚度被設(shè)置成5nm到20nm。在本實(shí)施例中，第二 n+膜具有5nm的厚度。
通過(guò)使用濺射法，并適當(dāng)改變引入耙室中的氣體或放置在耙室中的耙，可以無(wú)需 暴露在空氣中地相繼形成柵極絕緣層102、第一n+膜、導(dǎo)電膜、和第二n+膜。不暴露在空氣 中的相繼成膜可以防止雜質(zhì)混入。在不暴露在空氣中的相繼成膜的情況下，多室型的制造 裝置是優(yōu)選的。 注意，在本實(shí)施例中，形成插在由基于In-Ga-Zn-0的非單晶膜形成的第一 n+膜和 第二n+膜之間的導(dǎo)電膜。這里，導(dǎo)電膜可以具有鋁膜的單層結(jié)構(gòu)，因?yàn)榛贗n-Ga-Zn-O的 非單晶膜可以起阻擋金屬的作用。當(dāng)通過(guò)濺射法形成這樣的鋁膜的單層結(jié)構(gòu)作為導(dǎo)電膜 時(shí)，在靶室中只使用一種類型的靶。其結(jié)果是，可以實(shí)現(xiàn)成本降低。 接著，通過(guò)第三光刻步驟形成抗蝕劑掩模。然后，通過(guò)蝕刻除去不必要部分， 從而形成第一源極區(qū)106a、第一漏極區(qū)106b、源電極層105a、漏電極層105b、和作為第 二n+膜的n+膜141a和141b。此時(shí)可以將濕蝕刻或干蝕刻用作蝕刻方法。這里，使用 IT0-07N(KantoChemical Co. ， Inc.的產(chǎn)品)進(jìn)行濕蝕刻，以便形成n+膜141a和141b。
然后，將過(guò)氧化氫銨混合物(過(guò)氧化氫銨水=5 : 2 : 2)作為蝕刻劑用于Ti膜，將
磷酸、醋酸、和硝酸混合的溶液用于蝕刻含Nd的鋁膜。通過(guò)這種濕蝕刻，可以蝕刻Ti膜、 Al-Nd膜和Ti膜依次堆疊的導(dǎo)電膜，從而形成源電極層105a和漏電極層105b。此后，使用 IT0-07N(Kanto Chemical Co. ， Inc.的產(chǎn)品)和相同抗蝕劑掩模進(jìn)行濕蝕刻，以便形成第 一源極區(qū)106a和第一漏極區(qū)106b。這個(gè)階段的截面圖例示在圖9B中。注意，圖12是這個(gè) 階段的頂視圖。 在端子部分中，連接電極120通過(guò)在柵極絕緣層中形成的接觸孔直接與端子部分中的第一端子121連接。在連接電極120保留作為第二n+膜的n+層145。保留存在于連 接電極120下方和與第一端子121重疊、作為第一n+膜的n+層143。在第二端子122上方， 保留作為第二n+膜的n+層144。在第二端子下方，保留作為第一 n+膜的n+層142。注意， 盡管這里未例示出來(lái)，但驅(qū)動(dòng)電路中的薄膜晶體管的源極布線或漏極布線和柵電極通過(guò)與 上述步驟相同的步驟直接連接。在電容器部分中，除去與電容器布線108重疊的第一和第 二n+膜。 接著，在除去了抗蝕劑掩模之后，優(yōu)選進(jìn)行等離子體處理，以除去附著在表面上的 灰塵等。這個(gè)階段的截面圖例示在圖9C中。這里，進(jìn)行引入氬氣和利用RF(射頻)功率生 成等離子體的反向?yàn)R射(reverse sputtering)，以便對(duì)暴露的柵極絕緣層進(jìn)行等離子體處理。 在源電極層105a和漏電極層105b上形成作為第二n+膜的n+層141a和141b ;因 此，減輕等離子體傷害。另外，因?yàn)樵O(shè)置了作為第二 n+膜的n+層141a和141b，所以可以抑 制由源電極層105a和漏電極層105b的氧化引起的布線電阻的增大。 接著，在等離子體處理之后，形成氧化物半導(dǎo)體膜。在等離子體處理之后無(wú)需暴 露在空氣中地形成的氧化物半導(dǎo)體膜可以避免灰塵等粘在柵極絕緣層和氧化物半導(dǎo)體 膜之間的界面上的麻煩。這里，在靶是直徑為8英寸、含In(銦)、Ga(鎵)、和Zn(鋅) (ln203 : Ga203 : ZnO = 1 : 1 : 1)的氧化物半導(dǎo)體革巴，襯底與靶之間的距離被設(shè)置在170mm 上、壓強(qiáng)被設(shè)置在0.4Pa上、和直流(DC)電源被設(shè)置在0.5kW(千瓦)上的條件下在氬氣氛 或氧氣氛中形成氧化物半導(dǎo)體膜。注意，脈沖直流(DC)電源是優(yōu)選的，因?yàn)榭梢詼p少灰塵 且膜厚可以是均勻的。氧化物半導(dǎo)體膜的厚度被設(shè)置成5nm到200nm。本實(shí)施例中氧化物 半導(dǎo)體膜的厚度是100nm。 接著，通過(guò)第四光刻步驟形成抗蝕劑掩模。然后，通過(guò)蝕刻除去不必要部分，從而 形成氧化物半導(dǎo)體層103。這里，通過(guò)使用IT0-07N(Kanto Chemical Co. ， Inc.的產(chǎn)品)的 濕蝕刻除去不必要部分，從而形成氧化物半導(dǎo)體層103。注意，將相同的蝕刻劑用于第一11+ 膜、第二 n+膜、和氧化物半導(dǎo)體膜；因此，通過(guò)這種蝕刻，除去第一 n+膜的一部分和第二 n+ 膜的一部分。用氧化物半導(dǎo)體膜覆蓋的第二n+膜的其余部分用作第二源極區(qū)146a和第二 漏極區(qū)146b。注意，這里的蝕刻不局限于濕蝕刻，也可以進(jìn)行干蝕刻。此后，除去抗蝕劑掩 模。 在這個(gè)第四光刻步驟中，在端子部分中保留由與源電極層或漏電極層105a和 105b相同的材料制成的第二端子122。注意，第二端子122與源極布線(包括源電極層或 漏電極層105a和105b的源極布線)電連接。 在端子部分中，連接電極120通過(guò)在柵極絕緣膜中形成的接觸孔直接與端子部分 中的第一端子121連接。注意，盡管這里未例示出來(lái)，但驅(qū)動(dòng)電路中的薄膜晶體管的源極布 線或漏極布線和柵電極通過(guò)與上述步驟相同的步驟直接連接。 接著，優(yōu)選在20(TC到60(rC (通常，30(TC到50(TC )下進(jìn)行熱處理。例如，在氮?dú)?氛中，在35(TC下，在爐中進(jìn)行熱處理1個(gè)小時(shí)。通過(guò)上述步驟，可以制造出氧化物半導(dǎo)體層 103用作溝道形成區(qū)的薄膜晶體管170。這個(gè)階段的截面圖例示在圖10A中。注意，圖13 是這個(gè)階段的頂視圖。注意，對(duì)熱處理的定時(shí)沒(méi)有特別限制，只要在形成氧化物半導(dǎo)體之后 進(jìn)行就行，例如，可以在形成保護(hù)絕緣膜之后進(jìn)行熱處理。
而且，可以對(duì)氧化物半導(dǎo)體層103的暴露表面進(jìn)行氧自由基處理，以便可以獲得常開(kāi)薄膜晶體管。另外，自由基處理可以修復(fù)氧化物半導(dǎo)體層103的由蝕刻引起的損害。自由基處理優(yōu)選在02或N20的氣氛中進(jìn)行，更優(yōu)選地，在每一種都含氧的N2、 He、或Ar的氣氛中進(jìn)行。自由基處理也可以在將Cl2和/或CF4加入上述氣體中的氣氛中進(jìn)行。注意，優(yōu)選的是，自由基處理不加偏置(bias)地進(jìn)行。 接著，形成覆蓋第二薄膜晶體管170的保護(hù)絕緣層107。對(duì)于保護(hù)絕緣層107，可以使用通過(guò)濺射法等獲得的氮化硅膜、氧化硅膜、氧氮化硅膜、氧化鋁膜、氮化鋁膜、氧氮化鋁膜、氧化鉭膜等的單層或疊層。在驅(qū)動(dòng)電路的一部分中的薄膜晶體管中，保護(hù)絕緣層107起第二柵極絕緣層的作用，并且在上方形成第二柵電極。保護(hù)絕緣層107具有50nm到400nm的厚度。當(dāng)優(yōu)先考慮薄膜晶體管的產(chǎn)率時(shí)，保護(hù)絕緣層107的厚度優(yōu)選較大。并且，當(dāng)氧氮化硅膜、氮化硅膜等用作保護(hù)絕緣層107，可以阻止形成保護(hù)絕緣層107之后由于某種原因附著的雜質(zhì)(例如，鈉)擴(kuò)散到和進(jìn)入氧化物半導(dǎo)體中。 然后，執(zhí)行第五光刻步驟以形成抗蝕劑掩模，并且蝕刻保護(hù)絕緣層107以形成到達(dá)漏電極層105b的接觸孔125。另外，也可以通過(guò)這種蝕刻形成到達(dá)連接電極120的接觸孔126和到達(dá)第二端子122的接觸孔127。這個(gè)階段的截面圖例示在圖10B中。
接著，除去抗蝕劑掩模，然后，形成透明導(dǎo)電膜。透明導(dǎo)電膜通過(guò)濺射法、真空蒸發(fā)法等，由氧化銦(111203)、氧化銦_氧化錫合金(I化OfSn(^，縮寫(xiě)成ITO)等形成。用基于鹽酸的溶液蝕刻這樣的材料。但是，由于尤其在蝕刻ITO時(shí)容易生成殘留物，所以可以使用氧化銦_氧化鋅合金(In203-Zn02)，以提高蝕刻處理能力。 接著，執(zhí)行第六光刻步驟以形成抗蝕劑掩模，并且通過(guò)蝕刻除去不必要部分，從而在像素部分中形成像素電極110。在第六光刻步驟中，在驅(qū)動(dòng)電路中，將與像素電極110相同的材料用于在氧化物半導(dǎo)體層上形成控制閾值的電極層(背柵電極)的電路的一部分。注意，含有背柵電極的薄膜晶體管已經(jīng)在第1實(shí)施例中參照?qǐng)D1A作了描述；因此，這里省略對(duì)它的詳細(xì)描述。 在第六光刻步驟中，通過(guò)將電容器部分中的柵極絕緣層102和保護(hù)絕緣層107用作電介質(zhì)，使存儲(chǔ)電容器由電容器布線108和像素電極110形成。注意，這里描述了通過(guò)將柵極絕緣層102和保護(hù)絕緣層107用作電介質(zhì)，使存儲(chǔ)電容器由電容器布線108和像素電極IIO形成的例子。但是，沒(méi)有特別限制，也可以采用在電容器布線上設(shè)置由與源電極或漏電極相同的材料形成的電極，并通過(guò)將其間的柵極絕緣層102用作電介質(zhì)，使存儲(chǔ)電容器由電極和電容器布線形成，從而電連接電極和像素電極的結(jié)構(gòu)。 而且，在第六光刻步驟中，用抗蝕劑掩模覆蓋第一端子和第二端子，以便在端子部分中保留透明導(dǎo)電膜128和129。透明導(dǎo)電膜128和129起與FPC連接的電極或布線的作用。在直接與第一端子121連接的連接電極120上形成的透明導(dǎo)電膜128是起柵極布線的輸入端子作用的連接端子電極。在第二端子122上形成的透明導(dǎo)電膜129是起源極布線的輸入端子作用的連接端子電極。 然后，除去抗蝕劑掩模。這個(gè)階段的截面圖例示在圖IOC中。注意，圖14是這個(gè)階段的頂視圖。 圖15A1和15A2分別例示這個(gè)階段的柵極布線端子部分的截面圖和頂視圖。圖15A1是沿著圖15A2的直線Cl-C2所取的截面圖。在圖15A1中，在保護(hù)絕緣膜154上形成
21的透明導(dǎo)電膜155是起輸入端子作用的連接端子電極。并且，在圖15A1的端子部分中，由與柵極布線相同的材料制成的第一端子151和由與源極布線相同的材料制成的連接電極153其間存在柵極絕緣層152和由與第一源極區(qū)相同的材料制成的n+層160地相互重疊，并且電連接。另外，連接電極153和透明導(dǎo)電膜155通過(guò)設(shè)置在保護(hù)絕緣膜154中的接觸孔相互直接接觸，以便電連接。 圖15B1和15B2分別例示源極布線端子部分的截面圖和頂視圖。圖15B1是沿著圖15B2的直線D1-D2所取的截面圖。在圖15B1中，在保護(hù)絕緣膜154上形成的透明導(dǎo)電膜155是起輸入端子作用的連接端子電極。并且，在圖15B1的端子部分中，由與柵極布線相同的材料制成的電極156在與源極布線電連接的第二端子150下方形成，并且其間插著n+層161和柵極絕緣層152地與第二端子150重疊。電極156不與第二端子150電連接，如果電極156的電位被設(shè)置成像浮置、GND、或OV那樣的與第二端子150的電位不同的電位，可以形成防止噪聲和靜電的電容器。第二端子150其間存在保護(hù)絕緣膜154地與透明導(dǎo)電膜155電連接。 視像素密度而定，設(shè)置了多條柵極布線、源極布線、和電容器布線。此外，在端子部分中，處在與柵極布線相同的電位上的第一端子、處在與源極布線相同的電位上的第二端子、和處在與電容器布線相同的電位上的第三端子等每一種都排列了多個(gè)。每種端子的數(shù)量可以是任意個(gè)，并且端子的數(shù)量可以由實(shí)踐者適當(dāng)確定。 通過(guò)這六個(gè)光刻步驟，可以使用六個(gè)光掩模完成作為底柵n溝道薄膜晶體管的第二薄膜晶體管170和存儲(chǔ)電容器。通過(guò)將薄膜晶體管和存儲(chǔ)電容器布置在以矩陣形式排列像素的像素部分的每個(gè)像素中，可以獲得制造有源矩陣顯示器件的襯底之一。在本說(shuō)明書(shū)中，為了方便起見(jiàn)，將這樣的襯底稱為有源矩陣襯底。 當(dāng)進(jìn)行使用與像素電極相同的材料與柵極布線電連接時(shí)，可以省略第三光刻步驟。因此，通過(guò)五個(gè)光刻步驟，可以使用五個(gè)光掩模完成作為底柵n溝道薄膜晶體管的第二薄膜晶體管和存儲(chǔ)電容器。 并且，當(dāng)?shù)诙烹姌O的材料不同于如圖1C所例示的像素電極的材料時(shí)，增加一個(gè)光刻步驟，從而增加一個(gè)光掩模。 在制造有源矩陣液晶顯示器件的情況下，有源矩陣襯底和設(shè)置有對(duì)電極(counterelectrode)的對(duì)襯底其間插著液晶層地相互結(jié)合。注意，在有源矩陣襯底上設(shè)置了與對(duì)襯底上的對(duì)電極電連接的公共電極，并且在端子部分中設(shè)置了與公共電極電連接的第四端子。設(shè)置第四端子是為了使公共電極被設(shè)置在像GND或OV那樣的固定電位上。
并且，像素結(jié)構(gòu)不局限于圖14的那種，在圖16中例示了與圖14不同的頂視圖的例子。圖16例示了未設(shè)置電容器布線，但像素電極其間存在保護(hù)絕緣膜和柵極絕緣層地與相鄰像素的柵極布線重疊，以便形成存儲(chǔ)電容器。在那種情況下，可以省略電容器布線和與電容器布線連接的第三端子。注意，在圖16中，與圖14中的那些相同的部分用相同標(biāo)號(hào)表示。 在有源矩陣液晶顯示器件中，驅(qū)動(dòng)以矩陣形式排列的像素電極，以便在屏幕上形成顯示圖案。具體地說(shuō)，將電壓施加在所選像素電極和與該像素電極相對(duì)應(yīng)的對(duì)電極之間，以便對(duì)設(shè)置在像素電極和對(duì)電極之間的液晶層進(jìn)行光調(diào)制，并由觀眾將這種光調(diào)制識(shí)別成顯示圖案。
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在顯示運(yùn)動(dòng)圖像時(shí)，液晶顯示器件存在液晶分子本身的長(zhǎng)響應(yīng)時(shí)間引起運(yùn)動(dòng)圖像的余像或模糊的問(wèn)題。為了提高液晶顯示器件的運(yùn)動(dòng)圖像特性，采用每隔一個(gè)幀周期就在整個(gè)屏幕上顯示黑色的叫做黑色插入(black insertion)的驅(qū)動(dòng)方法。
或者，可以采用垂直同步頻率(vertical synchronizing frequency)是通常的1.5倍或更多(優(yōu)選2倍或更多)以提高運(yùn)動(dòng)圖像特性的叫做雙倍幀速率驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)方法。
又或，為了提高液晶顯示器件的運(yùn)動(dòng)圖像特性，可以采用使用多個(gè)LED(發(fā)光二極管)或多個(gè)EL光源形成作為背光源的面光源，并在一個(gè)幀周期內(nèi)以脈沖方式獨(dú)立地驅(qū)動(dòng)面光源的每個(gè)光源的驅(qū)動(dòng)方法。作為面光源，可以使用三種或更多種LED，并可以使用發(fā)白光的LED。由于可以獨(dú)立地控制多個(gè)LED，可以使LED的發(fā)光定時(shí)與對(duì)液晶層進(jìn)行光調(diào)制的定時(shí)同步。按照這種驅(qū)動(dòng)方法，可以部分?jǐn)嚅_(kāi)LED ;因此，尤其在顯示大部分顯示黑色的圖像的情況下，可以達(dá)到降低功耗的效果。 通過(guò)組合這些驅(qū)動(dòng)方法，與傳統(tǒng)液晶顯示器件相比，可以提高像運(yùn)動(dòng)圖像特性那樣的液晶顯示器件的顯示特性。 在本實(shí)施例中獲得的n溝道晶體管將基于In-Ga-Zn-0的非單晶膜用于它的溝道形成區(qū)，并且具有有利的動(dòng)態(tài)特性。于是，可以與本實(shí)施例的n溝道晶體管結(jié)合地采用這些驅(qū)動(dòng)方法。 在制造發(fā)光顯示器件時(shí)，將有機(jī)發(fā)光元件的一個(gè)電極(也稱為陰極)設(shè)置成像GND或OV那樣的低電源電位；因此，端子部分設(shè)置有將陰極設(shè)置成像GND或OV那樣的低電源電位的第四端子。此外，在制造發(fā)光顯示器件時(shí)，除了源極布線和柵極布線之外，還設(shè)置了電源線。于是，端子部分設(shè)置有與電源線電連接的第五端子。 通過(guò)在柵極線驅(qū)動(dòng)電路或源電極線驅(qū)動(dòng)電路中使用使用氧化物半導(dǎo)體的薄膜晶體管，降低了制造成本。然后，通過(guò)將用在驅(qū)動(dòng)電路中的薄膜晶體管的柵電極直接與源極布線或漏極布線連接，可以減少接觸孔的數(shù)量，以便可以提供驅(qū)動(dòng)電路占據(jù)的面積縮小了的顯示器件。 于是，通過(guò)采用本實(shí)施例，可以以較低成本提供電特性優(yōu)異的顯示器件。 本實(shí)施例可以自由地與第1實(shí)施例、第2實(shí)施例、和第3實(shí)施例的任何一個(gè)結(jié)合。(第5實(shí)施例) 在第5實(shí)施例中，將描述作為半導(dǎo)體器件的電子紙的例子。 圖17例示了作為不同于液晶顯示器件的例子的有源矩陣電子紙。用在半導(dǎo)體器件的像素部分中的薄膜晶體管581可以按與在第4實(shí)施例中描述的像素部分中的薄膜晶體管相同的方式形成，并且是包括基于In-Ga-Zn-0的非單晶膜作為半導(dǎo)體層的薄膜晶體管。另外，正如在第1實(shí)施例中所述的那樣，可以在相同襯底上形成像素部分和驅(qū)動(dòng)電路，從而可以實(shí)現(xiàn)低制造成的電子紙。 圖17中的電子紙是使用扭轉(zhuǎn)球顯示系統(tǒng)的顯示器件的例子。扭轉(zhuǎn)球顯示系統(tǒng)指的是在作為用于顯示元件的電極層的第一電極層和第二電極層之間排列每一個(gè)具有黑色和白色的球形粒子，且在第一電極層和第二電極層之間產(chǎn)生電位差以控制球形粒子的取向，以便進(jìn)行顯示的方法。 薄膜晶體管581是具有底柵結(jié)構(gòu)的薄膜晶體管，它的源電極層或漏電極層在在絕緣層583、584和585中形成的開(kāi)口中與第一電極層587接觸，從而使薄膜晶體管581與第一電極層587電連接。在第一電極層587和第二電極層588之間，在一對(duì)電極580和596之間設(shè)置了每一個(gè)含有黑色區(qū)590a、白色區(qū)590b、和圍繞這些區(qū)域的填充著液體的空腔594的球形粒子589。圍繞球形粒子589的空間填充著像樹(shù)脂那樣的填充劑595 (參見(jiàn)圖17)。
并且，取代扭轉(zhuǎn)球，也可以使用電泳元件。使用封裝著透明液體、帶正電白色微粒、和帶負(fù)電黑色微粒、直徑大約10ym(微米)到200ym的微型膠囊。當(dāng)通過(guò)第一電極層和第二電極層施加電場(chǎng)時(shí)，在設(shè)置在第一電極層和第二電極層之間的微型膠囊中，白色微粒和黑色微粒向相反側(cè)運(yùn)動(dòng)，以便可以顯示白色或黑色。使用這種原理的顯示元件是電泳顯示元件，并且叫做電子紙。電泳顯示元件具有比液晶顯示元件高的反射比(reflectance)，因此，輔助光是不必要的，功耗是低的，在昏暗的地方也可以識(shí)別顯示部分。另外，即使不對(duì)顯示部分供電，也可以保持過(guò)去已經(jīng)顯示的圖像。于是，即使具有顯示功能的半導(dǎo)體器件(可以簡(jiǎn)稱為顯示器件或設(shè)置有顯示器件的半導(dǎo)體器件)遠(yuǎn)離電波源，也可以存儲(chǔ)顯示的圖像。 通過(guò)這個(gè)過(guò)程，可以制造出作為半導(dǎo)體器件、可以以較低成本制造的電子紙。
本實(shí)施例可以適當(dāng)與在第1實(shí)施例或第2實(shí)施例中所述的任何內(nèi)容結(jié)合。
(第6實(shí)施例) 在第6實(shí)施例中，將描述作為半導(dǎo)體器件的發(fā)光顯示器件的例子。作為包括在顯示器件中的顯示元件，這里將描述利用場(chǎng)致發(fā)光的發(fā)光元件。利用場(chǎng)致發(fā)光的發(fā)光元件按照發(fā)光材料是有機(jī)化合物還是無(wú)機(jī)化合物來(lái)分類。 一般說(shuō)來(lái)，前者被稱為有機(jī)EL元件，后者被稱為無(wú)機(jī)EL元件。 在有機(jī)EL元件中，通過(guò)將電壓施加在發(fā)光元件上，電子和空穴從一對(duì)電極分離地注入包含發(fā)光有機(jī)化合物的層中，使電流流過(guò)。使載流子(電子和空穴)重新組合在一起，因此，激發(fā)發(fā)光有機(jī)化合物。發(fā)光有機(jī)化合物從激發(fā)態(tài)回到基態(tài)，從而發(fā)光。由于這樣的機(jī)制，將這樣的發(fā)光元件稱為電流激發(fā)發(fā)光元件。 無(wú)機(jī)EL元件按照它們的元件結(jié)構(gòu)分類成分散型無(wú)機(jī)EL元件和薄膜無(wú)機(jī)EL元件。分散型無(wú)機(jī)EL元件含有發(fā)光材料的粒子分散在粘合劑中的發(fā)光層，它的發(fā)光機(jī)制是利用施主能級(jí)和受主能級(jí)的施主_受主重新組合型發(fā)光。薄膜無(wú)機(jī)EL元件具有發(fā)光層夾在介電層之間、介電層進(jìn)一步夾在電極之間的結(jié)構(gòu)，它的發(fā)光機(jī)制是利用金屬離子的內(nèi)殼電子躍遷的定域型(localized type)發(fā)光。注意，這里將描述將有機(jī)EL元件作為發(fā)光元件的例子。 圖18例示了作為半導(dǎo)體器件的例子、可以應(yīng)用數(shù)字時(shí)間灰度級(jí)驅(qū)動(dòng)的像素結(jié)構(gòu)的例子。 將描述可以應(yīng)用數(shù)字時(shí)間灰度級(jí)驅(qū)動(dòng)的像素的結(jié)構(gòu)和操作。在本實(shí)施例中，一個(gè)像素包括每一個(gè)都包括氧化物半導(dǎo)體層(基于In-Ga-Zn-O的非單晶膜)作為它的溝道形成區(qū)的兩個(gè)n溝道晶體管。 像素6400包括開(kāi)關(guān)晶體管6401 、驅(qū)動(dòng)晶體管6402 、發(fā)光元件6404、和電容器6403。開(kāi)關(guān)晶體管6401的柵電極與掃描線6406連接，開(kāi)關(guān)晶體管6401的第一電極(源電極和漏電極之一)與信號(hào)線6405連接，而開(kāi)關(guān)晶體管6401的第二電極(源電極和漏電極的另一個(gè))與驅(qū)動(dòng)晶體管6402的柵極連接。驅(qū)動(dòng)晶體管6402的柵極通過(guò)電容器6403與電源線6407連接，驅(qū)動(dòng)晶體管6402的第一電極與電源線6407連接，驅(qū)動(dòng)晶體管6402的第二電極與發(fā)光元件6404的第一電極(像素電極)連接。發(fā)光元件6404的第二電極對(duì)應(yīng)于公共電極6408。 發(fā)光元件6404的第二電極(公共電極6408)被設(shè)置成低電源電位。注意，低電源電位是相對(duì)于設(shè)置給電源線6407的高電源電位，滿足低電源電位<高電源電位的電位。作為低電源電位，例如，可以采用GND、OV等。將高電源電位與低電源電位之間的電位差施加在發(fā)光元件6404上，并且將電流供應(yīng)給發(fā)光元件6404，從而使發(fā)光元件6404發(fā)光。這里，為了使發(fā)光元件6404發(fā)光，將每個(gè)電位設(shè)置成高電源電位與低電源電位之間的電位差是發(fā)光元件6404的正向閾電壓或更高。 注意，驅(qū)動(dòng)晶體管6402的柵電極電容器可以用作電容器6403的替代物，以便可以省略電容器6403。驅(qū)動(dòng)晶體管6402的柵極電容器可以在溝道區(qū)與柵電極之間形成。
在電壓輸入電壓驅(qū)動(dòng)方法的情況下，將視頻信號(hào)輸入驅(qū)動(dòng)晶體管6402的柵極中，以便驅(qū)動(dòng)晶體管6402處在完全接通或斷開(kāi)的兩個(gè)狀態(tài)之一中。也就是說(shuō)，使驅(qū)動(dòng)晶體管6402工作在線性區(qū)中。由于驅(qū)動(dòng)晶體管6402工作在線性區(qū)中，將比電源線6407的電壓高的電壓施加在驅(qū)動(dòng)晶體管6402的柵極上。注意，將高于或等于(電源線的電壓+驅(qū)動(dòng)晶體管6402的Vth)的電壓施加在信號(hào)線6405上。 在取代數(shù)字時(shí)間灰度級(jí)驅(qū)動(dòng)，進(jìn)行模擬灰度級(jí)驅(qū)動(dòng)的情況下，通過(guò)改變信號(hào)輸入可以使用與圖18中相同的像素結(jié)構(gòu)。 在進(jìn)行模擬灰度級(jí)驅(qū)動(dòng)的情況下，將高于或等于(發(fā)光元件6404的正向電壓+驅(qū)動(dòng)晶體管6402的Vth)的電壓施加在驅(qū)動(dòng)晶體管6402的柵極上。發(fā)光元件6404的正向電壓指的是獲得所希望亮度的電壓，至少包括正向閾電壓。輸入使驅(qū)動(dòng)晶體管6402工作在飽和區(qū)中的視頻信號(hào)，以便可以將電流供應(yīng)給發(fā)光元件6404。為了使驅(qū)動(dòng)晶體管6402工作在飽和區(qū)中，將電源線6407的電位設(shè)置得高于驅(qū)動(dòng)晶體管6402的柵極電位。當(dāng)使用模擬視頻信號(hào)時(shí)，可以依照視頻信號(hào)將電流饋送到發(fā)光元件6404，并且進(jìn)行模擬灰度級(jí)驅(qū)動(dòng)。
注意，例示在圖18中的像素結(jié)構(gòu)不局限于此。例如，可以將開(kāi)關(guān)、電阻器、電容器、晶體管、邏輯電路等加入例示在圖18中的像素中。 接著，參照?qǐng)D19A到19C描述發(fā)光元件的結(jié)構(gòu)。這里，將驅(qū)動(dòng)TFT是例示在圖1B中的薄膜晶體管170的情況取作一個(gè)例子來(lái)描述像素的截面結(jié)構(gòu)。用于例示在圖19A到19C中的半導(dǎo)體器件的驅(qū)動(dòng)TFT 7001、7011、和7021可以按與在第1實(shí)施例中所述的薄膜晶體管170類似的方式形成，并且是包括基于In-Ga-Zn-0的非單晶膜作為它們的半導(dǎo)體層和具有優(yōu)異電特性的薄膜晶體管。 為了提取從發(fā)光元件發(fā)射的光，要求陽(yáng)極和陰極的至少一個(gè)透光。薄膜晶體管和發(fā)光元件都是在襯底上形成的。發(fā)光元件可以具有通過(guò)與襯底相對(duì)的表面提取光的頂部發(fā)射結(jié)構(gòu)；通過(guò)襯底側(cè)的表面提取光的底部發(fā)射結(jié)構(gòu)；或通過(guò)與襯底相對(duì)的表面和襯底側(cè)的表面提取光的雙側(cè)發(fā)射結(jié)構(gòu)。例示在圖18中的像素結(jié)構(gòu)可以應(yīng)用于具有這些發(fā)射結(jié)構(gòu)的任何一種結(jié)構(gòu)的發(fā)光元件。 下方參照?qǐng)D19A描述具有頂部發(fā)射結(jié)構(gòu)的發(fā)光元件。 圖19A是在驅(qū)動(dòng)TFT 7001是例示在圖1B中的薄膜晶體管170和光從發(fā)光元件7002發(fā)射到陽(yáng)極7005側(cè)的情況下像素的截面圖。在圖19A中，發(fā)光元件7002的陰極7003與驅(qū)動(dòng)TFT 7001電連接，發(fā)光層7004和陽(yáng)極7005按這個(gè)次序堆疊在陰極7003上。陰極7003可以使用多種導(dǎo)電材料形成，只要它們具有低功函數(shù)和反射光就行。例如，優(yōu)選使用 Ca、Al、CaF、MgAg、AlLi等。發(fā)光層7004可以使用單層或堆疊的多層形成。當(dāng)使用多層形 成發(fā)光層7004時(shí)，通過(guò)將電子注入層、電子輸運(yùn)層、發(fā)光層、空穴輸運(yùn)層、和空穴注入層按 這個(gè)次序堆疊在陰極7003上形成發(fā)光層7004。無(wú)需形成所有這些層。陽(yáng)極7005使用像含 氧化鴇的氧化銦、含氧化鴇的氧化銦鋅、含氧化鈦的氧化銦、含氧化鈦的氧化銦錫、氧化銦 錫(下文稱為ITO)、氧化銦鋅、或加入氧化硅的氧化銦錫的薄膜那樣的透光導(dǎo)電膜形成。
發(fā)光元件7002對(duì)應(yīng)于陰極7003和陽(yáng)極7005夾住發(fā)光層7004的區(qū)域。在例示在 圖19A中的像素的情況下，如箭頭所指，光從發(fā)光元件7002發(fā)射到陽(yáng)極7005側(cè)。
驅(qū)動(dòng)電路中設(shè)置在氧化物半導(dǎo)體層上的第二柵電極優(yōu)選由與陰極7003相同的材 料形成，這導(dǎo)致過(guò)程的簡(jiǎn)化。 接著，參照?qǐng)D19B描述具有底部發(fā)射結(jié)構(gòu)的發(fā)光元件。圖19B是在驅(qū)動(dòng)TFT 7011 是例示在圖1A中的薄膜晶體管和光從發(fā)光元件7012發(fā)射到陰極7013側(cè)的情況下像素的 截面圖。在圖19B中，在與驅(qū)動(dòng)TFT 7011電連接的透光導(dǎo)電膜7017上形成發(fā)光元件7012 的陰極7013，發(fā)光層7014和陽(yáng)極7015以這個(gè)次序堆疊在陰極7013上。當(dāng)陽(yáng)極7015具有 透光性時(shí)，可以形成反射或阻擋光的阻光膜7016覆蓋陽(yáng)極7015。對(duì)于陰極7013，與圖19A 的情況一樣，可以使用各種材料，只要它們是具有低功函數(shù)的導(dǎo)電材料就行。使陰極7013 形成為具有可以透光的厚度(優(yōu)選地，大約5nm到30nm)。例如，可以將厚度為20nm的鋁膜 用作陰極7013。與圖19A的情況類似，發(fā)光層7014可以使用單層或堆疊的多層形成。陽(yáng)極 7015不要求透光，但也可以與圖19A的情況一樣，由透光導(dǎo)電材料形成。作為阻光膜7016， 例如，可以使用反射光的金屬等；但是，不局限于金屬膜。例如，也可以使用加入黑色顏料的 樹(shù)脂。 發(fā)光元件7012對(duì)應(yīng)于陰極7013和陽(yáng)極7015夾住發(fā)光層7014的區(qū)域。在例示在
圖19B中的像素的情況下，如箭頭所指，光從發(fā)光元件7012發(fā)射到陰極7013側(cè)。 驅(qū)動(dòng)電路中設(shè)置在氧化物半導(dǎo)體層上的第二柵電極優(yōu)選由與陰極7013相同的材
料形成，這導(dǎo)致過(guò)程的簡(jiǎn)化。 接著，參照?qǐng)D19C描述具有雙側(cè)發(fā)射結(jié)構(gòu)的發(fā)光元件。在圖19C中，在與驅(qū)動(dòng)TFT 7021電連接的透光導(dǎo)電膜7027上形成發(fā)光元件7022的陰極7023，發(fā)光層7024和陽(yáng)極7025 以這個(gè)次序堆疊在陰極7023上。與圖19A的情況一樣，陰極7023可以使用多種材料形成， 只要它們具有低功函數(shù)就行。使陰極7023形成為具有可以透光的厚度。例如，可以將厚度 為20nm的Al膜用作陰極7023。與圖19A —樣，發(fā)光層7024可以使用單層或堆疊的多層形 成。陽(yáng)極7025可以與圖19A的情況一樣，使用透光導(dǎo)電材料形成。 發(fā)光元件7022對(duì)應(yīng)于陰極7023、發(fā)光層7024和陽(yáng)極7025相互重疊的區(qū)域。在 例示在圖19C中的像素的情況下，如箭頭所指，光從發(fā)光元件7022發(fā)射到陽(yáng)極7025和陰極 7023兩側(cè)。 驅(qū)動(dòng)電路中設(shè)置在氧化物半導(dǎo)體層上的第二柵電極優(yōu)選由與導(dǎo)電膜7027相同的 材料形成，這導(dǎo)致過(guò)程的簡(jiǎn)化。并且，驅(qū)動(dòng)電路中設(shè)置在氧化物半導(dǎo)體層上的第二柵電極優(yōu) 選由一疊與導(dǎo)電膜7027和陰極7023相同的材料形成，從而減小布線電阻，以及導(dǎo)致過(guò)程的 簡(jiǎn)化。 注意，盡管這里將有機(jī)EL元件描述成發(fā)光元件，但也可以將無(wú)機(jī)EL元件設(shè)置成發(fā)
在本實(shí)施例中，描述了控制發(fā)光元件的驅(qū)動(dòng)的薄膜晶體管(驅(qū)動(dòng)TFT)與發(fā)光元件 電連接的例子；但是，也可以采用在驅(qū)動(dòng)TFT和發(fā)光元件之間連接用于電流控制TFT的結(jié) 構(gòu)。 在本實(shí)施例中所述的半導(dǎo)體器件不局限于例示在圖19A到19C中的結(jié)構(gòu)，可以根 據(jù)所公開(kāi)技術(shù)的精神以各種方式修改。 接著，參照?qǐng)D20A和20B描述作為半導(dǎo)體器件的一個(gè)實(shí)施例的發(fā)光顯示面板(也 稱為發(fā)光面板)的頂視圖和截面圖。圖20A是用密封劑在第一襯底和第二襯底之間密封在 第一襯底上形成的薄膜晶體管和發(fā)光元件的面板的頂視圖。圖20B是沿著圖20A的直線 H-I所取的截面圖。 設(shè)置密封劑4505以圍繞設(shè)置在第一襯底4501上的像素部分4502、信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電 路4503a和4503b、以及掃描線驅(qū)動(dòng)電路4504a和4504b。另外，在像素部分4502、信號(hào)線驅(qū) 動(dòng)電路4503a和4503b、和掃描線驅(qū)動(dòng)電路4504a和4504b上設(shè)置第二襯底4506。于是，通 過(guò)第一襯底4501、密封劑4505、和第二襯底4506，與填充劑4507 —起密封像素部分4502、 信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路4503a和4503b、以及掃描線驅(qū)動(dòng)電路4504a和4504b。以這種方式用保護(hù) 膜(譬如，層疊膜或紫外可固化樹(shù)脂膜)或氣密性好和排氣少的覆蓋材料包裝(密封)顯 示器件，以便使面板不暴露在外部空氣中是優(yōu)選的。 在第一襯底4501上形成的像素部分4502、信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路4503a和4503b、和掃 描線驅(qū)動(dòng)電路4504a和4504b每一個(gè)都包括多個(gè)薄膜晶體管。在圖20B中，例示了包括在像 素部分4502中的薄膜晶體管4510和包括在信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路4503a中的薄膜晶體管4509。
對(duì)于薄膜晶體管4509和4510的每一個(gè)，可以應(yīng)用如在第1實(shí)施例中所述的包括 基于In-Ga-Zn-0的非單晶膜作為半導(dǎo)體層的高度可靠薄膜晶體管。另外，如在第1實(shí)施例 中參照?qǐng)D1B所述，薄膜晶體管4509包括在半導(dǎo)體層上方和下方的柵電極。
此外，標(biāo)號(hào)4511表示發(fā)光元件。作為包括在發(fā)光元件4511中的像素電極的第一 電極層4517與薄膜晶體管4510的源電極層或漏電極層電連接。注意，發(fā)光元件4511的結(jié) 構(gòu)是第一電極層4517、場(chǎng)致發(fā)光層4512、和第二電極層4513的疊層結(jié)構(gòu)，但對(duì)該結(jié)構(gòu)沒(méi)有 特別限制?？梢砸晱陌l(fā)光元件4511提取光的方向等而定，適當(dāng)改變發(fā)光元件4511的結(jié)構(gòu)。
隔墻4520是使用有機(jī)樹(shù)脂膜、無(wú)機(jī)絕緣膜、或有機(jī)聚硅氧烷形成的。尤其優(yōu)選的 是，隔墻4520是使用光敏材料形成的，并且在第一電極層4517上方形成開(kāi)口，以便使開(kāi)口 的側(cè)壁形成為具有連續(xù)彎曲的傾斜面。 場(chǎng)致發(fā)光層4512可以使用單層或堆疊的多層形成。 可以在第二電極層4513和隔墻4520上形成保護(hù)膜，以便防止氧、氫、水分、二氧化 碳等進(jìn)入發(fā)光元件4511中。作為保護(hù)膜，可以形成氮化硅膜、氮氧化硅膜、DLC(類金剛石 碳)膜等。 另外，將多種信號(hào)和電位從FPC 4518a和4518b供應(yīng)給信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路4503a和 4503b、掃描線驅(qū)動(dòng)電路4504a和4504b、或像素部分4502。 在本實(shí)施例中，連接端子電極4515由與包括在發(fā)光元件4511中的第一電極層 4517相同的導(dǎo)電膜形成，端子電極4516由與包括在薄膜晶體管4509和4510中的源電極層 和漏電極層相同的導(dǎo)電膜形成。
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連接端子電極4515通過(guò)各向異性導(dǎo)電膜4519與包括在FPC4518a中的端子電連 接。 處在從發(fā)光元件4511提取光的方向上的第二襯底4506應(yīng)該具有透光性。在那種 情況下，將像玻璃板、塑料板、聚酯膜、或丙烯酸膜那樣的透光材料用于第二電極4506。
作為填充劑4507，除了像氮?dú)饣驓鍤饽菢拥亩栊詺怏w之外，還可以使用紫外可固 化樹(shù)脂或熱固性樹(shù)脂。例如，可以使用PVC(聚氯乙烯)、丙烯酸、聚酰亞胺、環(huán)氧樹(shù)脂、硅樹(shù) 脂、PVB(聚乙烯醇縮丁醛)、或EVA(乙烯醋酸乙烯酯)。 另外，如果需要，可以在發(fā)光元件的發(fā)光表面上適當(dāng)設(shè)置像偏振片、圓偏振片(包 括橢圓偏振片)、延遲片(四分之一波片或半波片)、或?yàn)V色片那樣的光學(xué)膜。并且，偏振片 或圓偏振片可以設(shè)置有防反射膜。例如，可以進(jìn)行可以通過(guò)表面上的凸部和凹部使反射光 漫射以便減少眩光的抗眩光處理。 信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路4503a和4503b以及掃描線驅(qū)動(dòng)電路4504a和4504b可以通過(guò)安 裝在分離地準(zhǔn)備的單晶半導(dǎo)體襯底或絕緣襯底上使用單晶半導(dǎo)體膜或多晶半導(dǎo)體膜形成 的驅(qū)動(dòng)電路來(lái)設(shè)置。另外，可以只分離地形成和安裝信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路或它的一部分，或掃描 線驅(qū)動(dòng)電路或它的一部分。本實(shí)施例不局限于例示在圖20A和20B中的結(jié)構(gòu)。
通過(guò)這個(gè)過(guò)程，可以以較低制造成本制造發(fā)光顯示器件(顯示面板)。
本實(shí)施例可以適當(dāng)與在第1實(shí)施例或第2實(shí)施例中所述的任何內(nèi)容結(jié)合。
(第7實(shí)施例) 在本實(shí)施例中，將參照?qǐng)D21A1、21A2和21B描述作為半導(dǎo)體器件的一個(gè)實(shí)施的 液晶顯示面板的頂視圖和截面圖。圖21A1和21A2是用密封劑4005在第一襯底4001和 第二襯底4006之間密封在第一襯底4001上形成、如在第1實(shí)施例中所述每一個(gè)包括基于 In-Ga-Zn-0的非單晶膜作為它的半導(dǎo)體層的薄膜晶體管4010和4011以及液晶元件4013 的面板的頂視圖。圖21B是沿著圖21A1和21A2的直線M-N所取的截面圖。
設(shè)置密封劑4005以圍繞設(shè)置在第一襯底4001上的像素部分4002和掃描線驅(qū)動(dòng) 電路4004。在像素部分4002和掃描線驅(qū)動(dòng)電路4004上設(shè)置第二襯底4006。因此，通過(guò)第 一襯底4001 、密封劑4005、和第二襯底4006，與液晶層4008 —起密封像素部分4002和掃描 線驅(qū)動(dòng)電路4004。將在分離地準(zhǔn)備的襯底上使用單晶半導(dǎo)體膜或多晶半導(dǎo)體膜形成的信號(hào) 線驅(qū)動(dòng)電路4003安裝在與第一襯底4001上由密封劑4005圍繞的區(qū)域不同的區(qū)域中。
注意，對(duì)分離地形成的驅(qū)動(dòng)電路的連接方法沒(méi)有特別限制，可以使用COG方法、引 線鍵合方法、TAB方法等。圖21A1例示了通過(guò)COG方法安裝信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路4003的例子， 而圖21A2例示了通過(guò)TAB方法安裝信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路4003的例子。 設(shè)置在第一襯底4001上的像素部分4002和掃描線驅(qū)動(dòng)電路4004包括多個(gè)薄膜 晶體管。圖21B例示了包括在像素部分4002中的薄膜晶體管4010和包括在掃描線驅(qū)動(dòng)電 路4004中的薄膜晶體管4011。在薄膜晶體管4010和4011上設(shè)置了絕緣層4020和4021。
薄膜晶體管4010和4011的每一個(gè)可以是在第1實(shí)施例中所述的包括基于 In-Ga-Zn-0的非單晶膜作為半導(dǎo)體層的薄膜晶體管。薄膜晶體管4011對(duì)應(yīng)于在第2實(shí)施 例中參照?qǐng)D2A所述的含有背柵電極的薄膜晶體管。 包括在液晶元件4013中的像素電極層4030與薄膜晶體管4010電連接。為第二 襯底4006設(shè)置了液晶元件4013的對(duì)電極層4031。像素電極層4030、對(duì)電極層4Q31、和液晶層4008相互重疊的部分對(duì)應(yīng)于液晶元件4013。注意，像素電極層4030和對(duì)電極層4031 分別設(shè)置有每一個(gè)起對(duì)準(zhǔn)膜作用的絕緣層4032和絕緣層4033，而液晶層4008其間存在絕 緣層4032和4033地夾在像素電極層4030和對(duì)電極層4031之間。 注意，第一襯底4001和第二襯底4006可以由玻璃、金屬(通常，不銹鋼)、陶瓷、或 塑料形成。作為塑料，可以使用玻璃纖維強(qiáng)化塑料(FRP)板、聚氟乙烯(PVF)膜、聚酯膜、或 丙烯酸樹(shù)脂膜。另外，可以使用具有鋁箔夾在PVF膜或聚酯膜之間的結(jié)構(gòu)的板。
標(biāo)號(hào)4035表示通過(guò)有選擇地蝕刻絕緣膜獲得的柱狀間隔件，設(shè)置成控制像素電 極層4030和對(duì)電極層4031之間的距離(晶元間隙(cellg即))?；蛘?，也可以使用球狀間 隔件。另外，對(duì)電極層4031與在與薄膜晶體管4010相同的襯底上形成的公共電位線電連 接。通過(guò)使用公共連接部分，對(duì)電極層4031和公共電位線可以通過(guò)安排在一對(duì)襯底之間的 導(dǎo)電粒子相互電連接。注意，導(dǎo)電粒子包括在密封劑4005中。 或者，可以使用呈現(xiàn)使對(duì)準(zhǔn)膜不必要的藍(lán)相的液晶。藍(lán)相是在膽甾液晶的溫度升 高的同時(shí)，正好在膽甾相轉(zhuǎn)變成各向同性相之前產(chǎn)生的液晶相之一。由于只在窄的溫度范 圍內(nèi)才產(chǎn)生藍(lán)相，將包含5%或更多重量的手性劑(chiral agent)的液晶復(fù)合物用于液晶 層4008，以便擴(kuò)大溫度范圍。包括呈現(xiàn)藍(lán)相的液晶和手性劑的液晶復(fù)合物具有10 i！ s到 100 ii s的短響應(yīng)時(shí)間，對(duì)準(zhǔn)過(guò)程因液晶復(fù)合物具有光學(xué)各向同性而變得不必要，并且視角 依賴性小。 盡管在本實(shí)施例中描述了透射型液晶顯示器件的例子，但本實(shí)施例的一個(gè)實(shí)施例 也可應(yīng)用于反射型液晶顯示器件或半透射半反射型(transflective)液晶顯示器件。
雖然在本實(shí)施例中描述了將偏振片設(shè)置在襯底的外側(cè)(觀眾側(cè))而將著色層和用 于顯示元件的電極層以這個(gè)次序設(shè)置在襯底的內(nèi)側(cè)的液晶顯示器件例子，但也可以將偏振 片設(shè)置在襯底的內(nèi)側(cè)。偏振片和著色層的堆疊結(jié)構(gòu)不局限于本實(shí)施例，可以視偏振片和著 色層的材料或制造過(guò)程的條件而定地適當(dāng)設(shè)置。并且，可以設(shè)置起黑底(blackmatrix)作 用的阻光膜。 在本實(shí)施例中，為了減小薄膜晶體管的表面粗糙度和提高薄膜晶體管的可靠度， 用起保護(hù)膜作用的絕緣層(絕緣層4020和絕緣層4021)或偏振絕緣膜覆蓋在第1實(shí)施例 中獲得的薄膜晶體管。注意，設(shè)置保護(hù)膜是為了防止像有機(jī)物質(zhì)、金屬、或水分那樣存在于 空氣中的雜質(zhì)的進(jìn)入，并且優(yōu)選的是致密膜。保護(hù)膜可以通過(guò)濺射，利用氧化硅膜、氮化硅 膜、氧氮化硅膜、氮氧化硅膜、氧化鋁膜、氮化鋁膜、氧氮化鋁膜和/或氮氧化鋁膜的單層膜 或多層膜形成。盡管在本實(shí)施中描述了通過(guò)濺射形成保護(hù)膜的例子，但沒(méi)有特別限制，可以 通過(guò)像PCVD(等離子體化學(xué)氣相沉積)方法那樣的多種多樣方法形成保護(hù)膜。在驅(qū)動(dòng)電路 的一部分中，保護(hù)膜用作第二柵極絕緣層，并且設(shè)置在第二柵極絕緣層上含有背柵極的薄 膜晶體管。 在本實(shí)施例中，具有疊層結(jié)構(gòu)的絕緣層4020形成保護(hù)膜。這里，作為絕緣層4020 的第一層，通過(guò)濺射法形成氧化硅層。將氧化硅層用作保護(hù)膜具有防止用于源電極層和漏 電極層的鋁膜出現(xiàn)小丘(hillock)的效果。 作為保護(hù)膜的第二層，形成絕緣層。在本實(shí)施例中，作為絕緣層4020的第二層，通 過(guò)濺射法形成氮化硅層。將氮化硅層用作保護(hù)膜可以防止鈉等的運(yùn)動(dòng)離子進(jìn)入半導(dǎo)體區(qū) 中，改變TFT的電特性。
在形成保護(hù)膜之后，可以使半導(dǎo)體層退火(在30(TC到40(TC下)。另外，在形成保 護(hù)膜之后形成背柵極。 絕緣層4021形成平坦化絕緣膜。作為絕緣層4021，可以使用像聚酰亞胺、丙烯 酸、苯環(huán)丁烯、聚酰胺、或環(huán)氧樹(shù)脂那樣的具有耐熱性的有機(jī)材料。除了這樣的有機(jī)材料之 外，也可以使用低介電常數(shù)材料(低k材料)、基于硅氧烷的樹(shù)脂、PSG(磷硅酸鹽玻璃)、 BPSG(硼磷硅酸鹽玻璃)等。注意，絕緣層4021可以通過(guò)堆疊多個(gè)由這些材料形成的絕緣 膜形成。 注意，基于硅氧烷的樹(shù)脂是由作為原材料和具有Si-O-Si鍵的硅氧烷材料形成的 樹(shù)脂。基于硅氧烷的樹(shù)脂可以包括有機(jī)族(例如，烷基族或芳基族)或氟基族作為替代物。 另外，有機(jī)族可以包括氟基族。 絕緣層4021的形成方法沒(méi)有特別限制，視材料而定，可以采用如下方法濺射法、 SOG法、旋涂法、浸漬法、噴涂法、液滴排放法(例如，噴墨法、絲網(wǎng)印刷、膠版印刷等)、刮刀、 輥式涂料器、簾式涂料器、刀式涂料器等。在使用材料溶液形成絕緣層4021的情況下，可以 在燒制步驟的同時(shí)進(jìn)行半導(dǎo)體層的退火(30(TC到40(TC )。絕緣層4021的燒制步驟也用作 半導(dǎo)體層的退火步驟，從而可以高效地制造半導(dǎo)體器件。 像素電極層4030和對(duì)電極層4031可以使用像含氧化鎢的氧化銦、含氧化鎢的氧 化銦鋅、含氧化鈦的氧化銦、含氧化鈦的氧化銦錫、氧化銦錫(下文稱為ITO)、氧化銦鋅、或 加入氧化硅的氧化銦錫等那樣的透光導(dǎo)電材料形成。 包括導(dǎo)電高分子的導(dǎo)電復(fù)合物(也稱為導(dǎo)電聚合物)可以用于像素電極層4030 和對(duì)電極層4031。使用導(dǎo)電復(fù)合物形成的像素電極優(yōu)選具有每平方小于等于10000 Q的薄 層電阻或在550nm的波長(zhǎng)下大于等于70%的透射率。并且，包含在導(dǎo)電復(fù)合物中的導(dǎo)電高 分子的電阻率優(yōu)選是小于等于0. 1 Q cm。 作為導(dǎo)電高分子，可以使用所謂的n-電子共軛導(dǎo)電聚合物。例如，可以給出聚苯 胺或它的衍生物、聚吡咯或它的衍生物、聚噻吩或它的衍生物、或它們的兩種或更多種的共 聚物。 并且，將多種信號(hào)和電位從FPC 4018供應(yīng)給分離地形成的信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路4003、 和掃描線驅(qū)動(dòng)電路4004或像素部分4002。 在本實(shí)施例中，連接端子電極4015由與包括在液晶元件4013中的像素電極層 4030相同的導(dǎo)電膜形成，端子電極4016由與薄膜晶體管4010和4011的源電極和漏電極相 同的導(dǎo)電膜形成。 連接端子電極4015通過(guò)各向異性導(dǎo)電膜4019與包括在FPC 4018中的端子電連 接。 圖21A1和21A2例示了信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路4003分離地形成和安裝在第一襯底4001 上的例子；但是，本實(shí)施例不局限于這種結(jié)構(gòu)。可以分離地形成然后安裝掃描線驅(qū)動(dòng)電路， 或可以只分離地形成然后安裝信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路的一部分或掃描線驅(qū)動(dòng)電路的一部分。
圖22例示了通過(guò)使用TFT襯底2600使液晶顯示模塊形成半導(dǎo)體器件的例子。
圖22例示了利用密封劑2602使TFT襯底2600和對(duì)襯底2601相互固定，并在襯 底之間設(shè)置包括TFT等的像素部分2603、包括液晶層的顯示元件2604、和著色層2605以形 成顯示區(qū)的液晶顯示模塊的例子。著色層2605是進(jìn)行彩色顯示所必需的。在RGB系統(tǒng)中，
30為各自像素設(shè)置了與紅色、綠色和藍(lán)色相對(duì)應(yīng)的各自著色層。偏振片2606和2607、和漫射 片2613設(shè)置在TFT襯底2600和對(duì)襯底2601的外部。光源包括冷陰極射線管2610和反射 片2611，和電路板2612通過(guò)柔性布線板2609與TFT襯底2600的布線電路部分2608連接， 并包括像控制電路或電源電路那樣的外部電路。偏振片和液晶層可以其間存在延遲片地堆
疊在一起。 對(duì)于液晶顯示模塊，可以使用扭曲向列(TN)模式、共面切換(IPS)模式、邊緣場(chǎng) 切換(FFS)模式、多象限垂直對(duì)準(zhǔn)(MVA)模式、圖像垂直對(duì)準(zhǔn)(PVA)模式、軸對(duì)稱對(duì)準(zhǔn)微元 (ASM)模式、光學(xué)補(bǔ)償雙折射(OCB)模式、鐵電液晶(FLC)、反鐵電液晶(AFLC)等。
通過(guò)這個(gè)過(guò)程，可以以較低制造成本制造出作為半導(dǎo)體器件的液晶顯示器件。
本實(shí)施例可以適當(dāng)與在第1、第2或第3實(shí)施例中所述的任何內(nèi)容結(jié)合。
(第8實(shí)施例) 按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的半導(dǎo)體器件可以應(yīng)用于多種電子設(shè)備(包括游戲機(jī))。 這些電子設(shè)備的例子是電視機(jī)(也稱為電視或電視接收器)、計(jì)算機(jī)等的監(jiān)視器、像數(shù)字 照相機(jī)或數(shù)字?jǐn)z像機(jī)那樣的相機(jī)、數(shù)字相框、移動(dòng)電話機(jī)(也稱為移動(dòng)電話或移動(dòng)電話設(shè)
備)、便攜式游戲控制臺(tái)、便攜式信息終端、音頻再現(xiàn)設(shè)備、和像彈球盤那樣的大型游戲機(jī)等。 圖23A例示了便攜式信息終端設(shè)備9200的例子。便攜式信息終端設(shè)備9200內(nèi)含 (incorporate)計(jì)算機(jī)，因此，可以處理各種類型的數(shù)據(jù)。便攜式信息終端設(shè)備9200的例子 是個(gè)人數(shù)字助理。 便攜式信息終端設(shè)備9200含有兩個(gè)外殼，即，外殼9201和外殼9203。利用接合部
分9207將外殼9201和外殼9203接合在一起，以便便攜式信息終端設(shè)備9200是可折疊的。
顯示部分9202內(nèi)含在外殼9201中，外殼9203包括鍵盤9205。不必說(shuō)，便攜式信息終端設(shè)
備9200的結(jié)構(gòu)不局限于上方的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)至少可以包括含有背柵電極的薄膜晶體管，并
且可以適當(dāng)設(shè)置附件。驅(qū)動(dòng)電路和像素部分在相同襯底上形成，這導(dǎo)致制造成本的降低。因
此，可以實(shí)現(xiàn)含有具有高電特性的薄膜晶體管的便攜式信息終端設(shè)備。 圖23B例示了數(shù)字?jǐn)z像機(jī)9500的例子。數(shù)字?jǐn)z像機(jī)9500包括內(nèi)含在外殼9501
中的顯示部分9503和各種操作部分。不必說(shuō)，數(shù)字?jǐn)z像機(jī)9500的結(jié)構(gòu)不局限于上方的結(jié)
構(gòu)，該結(jié)構(gòu)至少可以包括含有背柵電極的薄膜晶體管，并且可以適當(dāng)設(shè)置附件。驅(qū)動(dòng)電路和
像素部分在相同襯底上形成，這導(dǎo)致制造成本的降低。因此，可以實(shí)現(xiàn)含有具有高電特性的
薄膜晶體管的數(shù)字?jǐn)z像機(jī)。 圖23C例示了移動(dòng)電話9100的例子。移動(dòng)電話9100含有兩個(gè)外殼，S卩，外殼9102 和外殼9101。利用接合部分9103將外殼9102和外殼9101接合在一起，以便移動(dòng)電話是 可折疊的。顯示部分9104內(nèi)含在外殼9102中，外殼9101包括操作鍵9106。不必說(shuō)，移動(dòng) 電話9100的結(jié)構(gòu)不局限于上方的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)至少可以包括含有背柵電極的薄膜晶體管， 并且可以適當(dāng)設(shè)置附件。驅(qū)動(dòng)電路和像素部分在相同襯底上形成，這導(dǎo)致制造成本的降低。 因此，可以實(shí)現(xiàn)含有具有高電特性的薄膜晶體管的移動(dòng)設(shè)備。 圖23D例示了便攜式計(jì)算機(jī)9300的例子。計(jì)算機(jī)9300含有兩個(gè)外殼，即，外殼 9301和外殼9302。將外殼9301和外殼9304接合在一起，以便可以打開(kāi)和合上計(jì)算機(jī)。顯 示部分9303內(nèi)含在外殼9301中，外殼9402包括鍵盤9304等。不必說(shuō)，計(jì)算機(jī)9300的結(jié)構(gòu)不局限于上方的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)至少可以包括含有背柵電極的薄膜晶體管，并且可以適當(dāng) 設(shè)置附件。驅(qū)動(dòng)電路和像素部分在相同襯底上形成，這導(dǎo)致制造成本的降低。因此，可以實(shí) 現(xiàn)含有具有高電特性的薄膜晶體管的計(jì)算機(jī)。 圖24A例示了電視機(jī)9600的例子。在電視機(jī)9600中，顯示部分9603內(nèi)含在外殼 9601中。顯示部分9603可以顯示圖像。并且，在圖24A中外殼9601支承在支架(stand) 9605 上。 電視機(jī)9600可以利用外殼9601的操作開(kāi)關(guān)或分立遙控器9610操作。頻道和音量 可以利用遙控器9610的操作鍵9609控制，以便可以控制顯示在顯示部分9603上的圖像。 并且，遙控器9610可以設(shè)置有顯示從遙控器9610輸出的數(shù)據(jù)的顯示部分9607。
注意，電視機(jī)9600設(shè)置有接收器、調(diào)制解調(diào)器等。利用接收器可以接收一般電視 廣播。并且，當(dāng)電視機(jī)9600通過(guò)調(diào)制解調(diào)器有線或無(wú)線連接地與通信網(wǎng)絡(luò)連接時(shí)，可以進(jìn) 行單向(從發(fā)送器到接收器)或雙向(在發(fā)送器和接收器之間或在接收器之間)數(shù)據(jù)通信。
圖24B例示了數(shù)字相框9700的例子。例如，在數(shù)字相框9700中，顯示部分9703 內(nèi)含在外殼9701中。顯示部分9703可以顯示多種圖像，例如，顯示部分9703可以顯示利 用數(shù)字照相機(jī)等拍攝的圖像的數(shù)據(jù)，并且起普通相框的作用。 注意，數(shù)字相框9700設(shè)置有操作部分、外部連接端子(USB(通用串行總線)端子、
可以與像USB電纜那樣的各種電纜連接的端子等)、記錄媒體插入部分等。盡管這些部件可
以設(shè)置在設(shè)置顯示部分的平面上，但對(duì)于數(shù)字相框9700的設(shè)計(jì)，將它們?cè)O(shè)置在側(cè)面或后面
是優(yōu)選的。例如，將存儲(chǔ)數(shù)字照相機(jī)拍攝的圖像的數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器插入數(shù)字相框的存儲(chǔ)媒體
插入部分中，從而可以傳送圖像數(shù)據(jù)。然后將圖像數(shù)據(jù)顯示在顯示部分9703上。 數(shù)字相框9700可以配置成無(wú)線地發(fā)送和接收數(shù)據(jù)?？梢圆捎脽o(wú)線地傳送所希望
的圖像數(shù)據(jù)加以顯示的結(jié)構(gòu)。 圖25A例示了與例示在圖23C中的移動(dòng)電話不同的移動(dòng)電話1000的例子。移動(dòng) 電話1000包括內(nèi)含在外殼1001中的顯示部分1002、操作按鈕1003、外部連接端口 1004、揚(yáng) 聲器1005、傳聲器1006等。 在例示在圖25A中的移動(dòng)電話1000中，當(dāng)人用他/她的手指等觸摸顯示部分1002 時(shí)，可以輸入數(shù)據(jù)。另外，當(dāng)用他/她的手指等觸摸顯示部分1002時(shí)，可以進(jìn)行像打電話或 寫(xiě)郵件那樣的操作。 顯示部分1002主要存在三種屏幕模式。第一模式是主要用于顯示圖像的顯示模 式；第二模式是主要用于輸入像文本那樣的數(shù)據(jù)的輸入模式；和第三模式是結(jié)合顯示模式 和輸入模式兩種模式的顯示和輸入模式。 例如，在打電話或?qū)戉]件的情況下，為顯示部分1002選擇主要用于輸入文本的文 本輸入模式，以便可以輸入顯示在屏幕上的文本。在這種情況下，在顯示部分1002的屏幕 的幾乎整個(gè)區(qū)域上顯示鍵盤或數(shù)字按鈕是優(yōu)選的。 當(dāng)在移動(dòng)電話1000的內(nèi)部設(shè)置了包括像陀螺儀或加速度傳感器那樣檢測(cè)傾斜的 傳感器的檢測(cè)器件時(shí)，可以通過(guò)確定移動(dòng)電話1000的安裝方向(對(duì)于風(fēng)景模式或肖像模 式，移動(dòng)電話1000是否被水平或垂直放置)自動(dòng)切換顯示部分1002的屏幕中的顯示。
屏幕模式通過(guò)觸摸顯示部分1002或操作外殼1001的操作按鈕1003來(lái)切換。或 者，可以視顯示在顯示部分1002上的圖像的類型而定地切換屏幕模式。例如，當(dāng)顯示在顯示部分上的圖像的信號(hào)是運(yùn)動(dòng)圖像數(shù)據(jù)的信號(hào)時(shí)，將屏幕模式切換到顯示模式。當(dāng)信號(hào)是 文本數(shù)據(jù)的信號(hào)時(shí)，將屏幕模式切換到輸入模式。 并且，在輸入模式下，當(dāng)在檢測(cè)顯示部分1002中的光傳感器檢測(cè)的信號(hào)的同時(shí)， 在指定時(shí)段內(nèi)未進(jìn)行觸摸顯示部分1002的輸入時(shí)，可以控制屏幕模式，以便從輸入模式切 換到顯示模式。 顯示部分1002也可以起圖像傳感器的作用。例如，當(dāng)用手掌或手指觸摸顯示部分 1002時(shí)，拍攝掌紋、指紋等的圖像，從而可以進(jìn)行身份驗(yàn)證。并且，通過(guò)在顯示部分中設(shè)置發(fā) 出近紅外光的背光源或傳感光源，可以拍攝手指靜脈、手掌靜脈等的圖像。
圖25B例示了移動(dòng)電話的另一個(gè)例子。圖25B中的蜂窩式電話含有外殼9411中 的顯示設(shè)備9410和外殼9401中的通信設(shè)備9400，顯示設(shè)備9410包括顯示部分9412和操 作部分9413 ;通信設(shè)備9400包括操作按鈕9422、外部輸入端子9423、傳聲器9424、揚(yáng)聲器 9405、和當(dāng)接收電話呼叫時(shí)發(fā)光的發(fā)光部分9406。具有顯示功能的顯示設(shè)備9410可以沿著 箭頭所指的兩個(gè)方向從具有電話功能的通信設(shè)備9400上拆下或附在其上。因此，顯示設(shè)備 9410和通信設(shè)備9400可以沿著它們的短邊或長(zhǎng)邊附在一起。另外，當(dāng)只需顯示功能時(shí)，可 以從通信設(shè)備9400上拆下顯示設(shè)備9410，單獨(dú)使用?？梢酝ㄟ^(guò)每個(gè)都含有可充電電池的通 信設(shè)備9400和顯示設(shè)備9410之間的無(wú)線或有線通信發(fā)送或接收?qǐng)D像或輸入信息。
本申請(qǐng)基于2008年11月13日向日本專利局提交的日本專利申請(qǐng)第2008-291329 號(hào)，在此通過(guò)引用并入其全部?jī)?nèi)容。
權(quán)利要求
一種顯示器件，包含在絕緣表面上的第一柵電極；在所述第一柵電極上的第一絕緣層；在所述第一絕緣層上的第一源極區(qū)或第一漏極區(qū)；在所述第一源極區(qū)或所述第一漏極區(qū)上的源電極或漏電極；在所述源電極或所述漏電極上的第二源極區(qū)或第二漏極區(qū)；在所述第二源極區(qū)或所述第二漏極區(qū)上的氧化物半導(dǎo)體層；覆蓋所述氧化物半導(dǎo)體層的第二絕緣層；和在所述第二絕緣層上的第二柵電極，其中，所述氧化物半導(dǎo)體層形成于所述第一絕緣層上，并與所述第一柵電極重疊，所述氧化物半導(dǎo)體層的至少一部分布置在所述源電極和所述漏電極之間，并且所述第二柵電極與所述氧化物半導(dǎo)體層以及所述第一柵電極重疊。
2. 按照權(quán)利要求1所述的顯示器件，其中，所述第一源極區(qū)和所述第一漏極區(qū)的側(cè)表面的至少一部分與所述氧化物半導(dǎo)體 接觸，并且所述第二源極區(qū)和所述第二漏極區(qū)的上表面和側(cè)表面的至少一部分與所述氧化 物半導(dǎo)體接觸。
3. 按照權(quán)利要求1所述的顯示器件，其中，所述第一柵電極的寬度大于所述第二柵電 極的寬度。
4. 按照權(quán)利要求1所述的顯示器件，其中，所述第一柵電極的寬度小于所述第二柵電 極的寬度。
5. 按照權(quán)利要求1所述的顯示器件，其中，所述第二柵電極的寬度小于所述源電極與 所述漏電極之間的距離。
6. 按照權(quán)利要求1所述的顯示器件，其中，所述顯示器件內(nèi)含在從如下組中選擇的一 種中電子紙、便攜式信息終端設(shè)備、照相機(jī)、計(jì)算機(jī)、電視機(jī)、數(shù)字相框、和移動(dòng)電話。
7. 按照權(quán)利要求1所述的顯示器件，其中，所述第一柵電極和所述第二柵電極具有相 同的電位。
8. 按照權(quán)利要求1所述的顯示器件，其中，所述第一柵電極和所述第二柵電極具有不 同的電位。
9. 一種半導(dǎo)體器件，包含 像素部分和驅(qū)動(dòng)電路，其中，所述像素部分至少包括含有第一氧化物半導(dǎo)體層的第一薄膜晶體管，所述驅(qū)動(dòng)電路包括EDMOS電路，所述EDM0S電路至少包括含有第二氧化物半導(dǎo)體層的 第二薄膜晶體管和含有第三氧化物半導(dǎo)體層的第三薄膜晶體管，所述第三薄膜晶體管包括在所述第三氧化物半導(dǎo)體層下方的第一柵電極和在所述第 三氧化物半導(dǎo)體層上方的第二柵電極，并且所述第三氧化物半導(dǎo)體層的至少一部分布置在源電極和漏電極之間，源極區(qū)設(shè)置在所 述源電極的上方和下方，漏極區(qū)設(shè)置在所述漏電極的上方和下方；并且，所述第二柵電極與 所述第三氧化物半導(dǎo)體層以及所述第一柵電極重疊。
10. 按照權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體器件，其中，所述第一薄膜晶體管與像素電極電連接，且所述像素電極利用與所述第二柵電極相同的材料形成。
11. 按照權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體器件，其中，所述第一薄膜晶體管與像素電極電連接，且所述像素電極使用與所述第二柵電極不同的材料形成。
12. 按照權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體器件，其中，所述第一氧化物半導(dǎo)體層、所述第二氧化物半導(dǎo)體層、所述第三氧化物半導(dǎo)體層、源極區(qū)、和漏極區(qū)包括銦、鎵、和鋅的至少一種。
13. 按照權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體器件，其中，所述第一柵電極和所述第二柵電極具有相同的電位。
14. 按照權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體器件，其中，所述第一柵電極和所述第二柵電極具有不同的電位。
15. 按照權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體器件，其中，所述半導(dǎo)體器件內(nèi)含在從如下組中選擇的一種中電子紙、便攜式信息終端設(shè)備、相機(jī)、計(jì)算機(jī)、電視機(jī)、數(shù)字相框、和移動(dòng)電話。
16. —種制造半導(dǎo)體器件的方法，包含如下步驟在絕緣表面上形成第一柵電極；在所述第一柵電極上形成第一絕緣層；在所述第一柵極絕緣層上形成第一源極區(qū)或第一漏極區(qū)；在所述第一源極區(qū)或所述第一漏極區(qū)上形成源電極或漏電極；在所述源電極或所述漏電極上形成第二源極區(qū)或第二漏極區(qū)；在對(duì)所述第一絕緣層、所述第二源極區(qū)和所述第二漏極區(qū)進(jìn)行等離子體處理之后，在所述第二源極區(qū)和所述第二漏極區(qū)上形成氧化物半導(dǎo)體層；形成覆蓋所述氧化物半導(dǎo)體層的第二絕緣層；禾口在所述第二絕緣層上形成第二柵電極。
17. 按照權(quán)利要求16所述的制造半導(dǎo)體器件的方法，其中，所述半導(dǎo)體器件內(nèi)含在從如下組中選擇的一種中電子紙、便攜式信息終端設(shè)備、相機(jī)、計(jì)算機(jī)、電視機(jī)、數(shù)字相框、和移動(dòng)電話。
18. 按照權(quán)利要求16所述的制造半導(dǎo)體器件的方法，其中，進(jìn)行引入氬氣和利用RF功率生成等離子體的反向?yàn)R射，以便對(duì)所述第一絕緣層進(jìn)行等離子體處理。
19. 按照權(quán)利要求16所述的制造半導(dǎo)體器件的方法，進(jìn)一步包含在形成所述氧化物半導(dǎo)體層之后進(jìn)行熱處理。
20. 按照權(quán)利要求19所述的制造半導(dǎo)體器件的方法，其中，在20(TC到60(rC下，在氮?dú)夥罩羞M(jìn)行所述熱處理。
全文摘要
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件及其制造方法。隨著顯示器件具有較高的清晰度，像素、柵極線和信號(hào)線的數(shù)量都增加。當(dāng)柵極線和信號(hào)線的數(shù)量增加時(shí)，存在難以通過(guò)結(jié)合等安裝包括驅(qū)動(dòng)?xùn)艠O線和信號(hào)線的驅(qū)動(dòng)電路的IC芯片，從而使制造成本增大的問(wèn)題。將像素部分和驅(qū)動(dòng)像素部分的驅(qū)動(dòng)電路設(shè)置在相同襯底上，使驅(qū)動(dòng)電路的至少一部分包括使用插在設(shè)置在氧化物半導(dǎo)體上方和下方的柵電極之間的氧化物半導(dǎo)體的薄膜晶體管。因此，當(dāng)將像素部分和驅(qū)動(dòng)電路設(shè)置在相同襯底上時(shí)，可以降低制造成本。
文檔編號(hào)G02F1/1368GK101740583SQ200910212199
公開(kāi)日2010年6月16日 申請(qǐng)日期2009年11月13日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月13日
發(fā)明者宮入秀和, 山崎舜平, 秋元健吾, 長(zhǎng)多剛 申請(qǐng)人:株式會(huì)社半導(dǎo)體能源研究所