專利名稱：半導(dǎo)體器件、顯示裝置和電子電器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件、顯示裝置以及使用半導(dǎo)體器件的電子電器。
背景技術(shù)：
近年來，使用在具有絕緣表面的襯底之上形成的半導(dǎo)體薄膜(厚度大約為數(shù)納米至數(shù)百納米)來形成薄膜晶體管(TFT)的技術(shù)已經(jīng)引起關(guān)注。薄膜晶體管廣泛地應(yīng)用于諸如IC之類的電子裝置和光電裝置，并且特別預(yù)計作為圖像顯示裝置的開關(guān)元件迅速發(fā)展。各種金屬氧化物用于各種應(yīng)用。氧化銦是眾所周知的材料，并且用作液晶顯示器等所需的透明電極材料。一些金屬氧化物具有半導(dǎo)體特性。具有半導(dǎo)體特性的這類金屬氧化物的示例包括氧化鎢、氧化錫、氧化銦和氧化鋅。其中使用具有半導(dǎo)體特性的這類金屬氧化物來形成溝道形成區(qū)的薄膜晶體管是已知的(專利文獻(xiàn)I和2)。此外，使用氧化物半導(dǎo)體的TFT具有高場效應(yīng)遷移率。因此，顯示裝置等的驅(qū)動器電路也能夠使用TFT來形成。[參考文獻(xiàn)][專利文獻(xiàn)][專利文獻(xiàn)I]日本公開專利申請No.2007-123861[專利文獻(xiàn)2]日本公開專利申請No.2007-9605
發(fā)明內(nèi)容
在相互不同的多個電路在絕緣表面之上形成的情況下，例如在一個襯底之上形成像素部分和驅(qū)動器電路時，對于用于像素部分的薄膜晶體管需要優(yōu)良開關(guān)特性、如高通-斷比，而對于用于驅(qū)動器電路的薄膜晶體管需要高操作速度。具體來說，當(dāng)顯示裝置的清晰度較高時，顯示圖像的寫入時間降低。因此，優(yōu)選的是，用于驅(qū)動器電路的薄膜晶體管高速工作。本發(fā)明的一個實施例的一個目的是提供一種具有良好電特性的極可靠薄膜晶體管以及包括該薄膜晶體管作為開關(guān)元件的顯示裝置。本發(fā)明的一個實施例是一種半導(dǎo)體器件，包括襯底之上的柵電極層；柵電極層之上的柵絕緣層；柵絕緣層之上的氧化物半導(dǎo)體層；與氧化物半導(dǎo)體層的一部分相接觸的氧化物絕緣層；各與氧化物半導(dǎo)體層的一部分相接觸的源電極層和漏電極層。在氧化物半導(dǎo)體層中，源電極層與氧化物絕緣層之間的區(qū)域以及漏電極層與氧化物絕緣層之間的區(qū)域各具有小于與源電極層重疊的區(qū)域、與氧化物絕緣層重疊的區(qū)域和與漏電極層重疊的區(qū)域的每個的厚度。此外，與氧化物絕緣層相接觸的氧化物半導(dǎo)體層的表面部分具有結(jié)晶區(qū)。
在上述結(jié)構(gòu)中，半導(dǎo)體器件中包含的柵電極層、源電極層和漏電極層使用包含從招、銅、鑰、鈦、鉻、鉭、鶴、釹和鈧中選取的金屬元素作為其主要成分的膜或者包含這些元素的任意種類的合金膜的堆疊膜來形成。源電極層和漏電極層的每個并不局限于包含上述元素的任意種類的單層，而可以是兩層或多層的疊層。氧化銦、氧化銦和氧化錫的合金、氧化銦和氧化鋅的合金、氧化鋅、氧化鋅招、氧氮化鋅鋁、氧化鋅鎵等的透光氧化物導(dǎo)電層能夠用于源電極層、漏電極層和柵電極層，由此能夠改進(jìn)像素部分的透光性質(zhì)，并且能夠增加孔徑比。氧化物導(dǎo)電層能夠在氧化物半導(dǎo)體層與包含金屬元素作為其主要成分的用于形成源電極層和漏電極層的膜之間形成，由此能夠形成具有低接觸電阻并且能夠高速操作的
薄膜晶體管。在上述結(jié)構(gòu)中，半導(dǎo)體器件包括氧化物半導(dǎo)體層以及氧化物半導(dǎo)體層之上的氧化物絕緣層。與氧化物半導(dǎo)體層的溝道形成區(qū)相接觸的氧化物絕緣層用作溝道保護(hù)層。在上述結(jié)構(gòu)中，作為用作半導(dǎo)體器件的溝道保護(hù)層的氧化物絕緣層，使用通過濺 射方法所形成的無機(jī)絕緣膜；通常使用氧化硅膜、氧化氮化硅膜、氧化鋁膜、氧氮化鋁膜等。作為氧化物半導(dǎo)體層，形成InMO3(ZnO)mOii > 0，并且m不是整數(shù))的薄膜。薄膜用作氧化物半導(dǎo)體層，以便形成薄膜晶體管。注意，M表示從Ga、Fe、Ni、Mn和Co中選取的一種金屬元素或多種金屬元素。作為一個示例，M可以是Ga，或者除了 Ga之外還可包含上述金屬元素，例如，M可以是Ga和Ni或者Ga和Fe。此外，在氧化物半導(dǎo)體中，在一些情況下，除了作為M所包含的金屬元素之外,還包含諸如Fe或Ni之類的過渡金屬元素或者過渡金屬的氧化物作為雜質(zhì)元素。在本說明書中，在其組成分子式由InMO3(ZnO)mOii >0，并且m不是整數(shù))表示的氧化物半導(dǎo)體層之中，包含Ga作為M的氧化物半導(dǎo)體稱作In-Ga-Zn-O基氧化物半導(dǎo)體，并且In-Ga-Zn-O基氧化物半導(dǎo)體的薄膜又稱作In-Ga-Zn-O基膜。作為用于氧化物半導(dǎo)體層的金屬氧化物，除了上述之外，還能夠使用下列金屬氧化物的任意種類In-Sn-O基金屬氧化物、In-Sn-Zn-O基金屬氧化物、In-Al-Zn-O基金屬氧化物、Sn-Ga-Zn-O基金屬氧化物、Al-Ga-Zn-O基金屬氧化物、Sn-Al-Zn-O基金屬氧化物、In-Zn-O基金屬氧化物、Sn-Zn-O基金屬氧化物、Al-Zn-O基金屬氧化物、In-O基金屬氧化物、Sn-O基金屬氧化物和Zn-O基金屬氧化物。氧化硅可包含在使用金屬氧化物所形成的氧化物半導(dǎo)體層中。對于氧化物半導(dǎo)體層，使用通過RTA方法等經(jīng)過短時間高溫的脫水或脫氫的氧化物半導(dǎo)體層。通過RTA方法等的加熱過程使氧化物半導(dǎo)體層的表面部分具有包含晶粒尺寸大于或等于Inm但小于或等于20nm的所謂納米晶的結(jié)晶區(qū)，而其余部分是非晶的或者由非晶質(zhì)/非晶體和微晶體的混合物來形成，其中非晶區(qū)點綴有微晶體。使用具有這種結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體層，由此能夠防止因水分進(jìn)入表面部分或者從表面部分消除氧所引起的轉(zhuǎn)變?yōu)棣切投鸬碾娞匦缘耐嘶?。氧化物半?dǎo)體層的表面部分處于背溝道側(cè)上，并且具有包含納米晶的結(jié)晶區(qū)，使得能夠抑制寄生溝道的生成。在脫水或脫氫之后氧化物半導(dǎo)體層形成為具有島狀的情況下，在側(cè)表面部分沒有形成結(jié)晶區(qū)。雖然結(jié)晶區(qū)僅在除了側(cè)表面部分之外的表面部分中形成，但是側(cè)表面部分的面積比小，并且沒有防止上述效果。顯示裝置能夠使用在同一襯底之上使用各作為本發(fā)明的一個實施例的薄膜晶體管所形成的驅(qū)動器電路部分和像素部分以及EL元件、液晶元件、電泳元件等等來形成。在作為本發(fā)明的一個實施例的顯示裝置中，多個薄膜晶體管設(shè)置在像素部分中，并且像素部分具有其中薄膜晶體管之一的柵電極連接到另一個薄膜晶體管的源極布線或漏極布線的區(qū)域。另外，在作為本發(fā)明的一個實施例的顯示裝置的驅(qū)動器電路中，存在薄膜晶體管的柵電極連接到薄膜晶體管的源極布線或漏極布線的區(qū)域。由于薄膜晶體管因靜電等而易于中斷，所以用于保護(hù)像素部分的薄膜晶體管的保護(hù)電路優(yōu)選地設(shè)置在柵極線或源極線的相同襯底之上。保護(hù)電路優(yōu)選地采用包括氧化物半導(dǎo)體層的非線性元件來形成。注意，本說明書中諸如“第一”和“第二”之類的序數(shù)是為了方便起見而使用，并不是表示步驟的順序和層的堆疊順序。另外，本說明書中的序數(shù)并不表示規(guī)定本發(fā)明的特定名稱。在本說明書中，半導(dǎo)體器件一般表示能夠通過利用半導(dǎo)體特性來起作用的裝置，并且電光裝置、半導(dǎo)體電路和電子電器都是半導(dǎo)體器件。在包括氧化物半導(dǎo)體層的薄膜晶體管中，氧化物半導(dǎo)體層的表面部分包括溝道形成區(qū)中的結(jié)晶區(qū)。相應(yīng)地，能夠形成均具有良好電特性的極可靠薄膜晶體管和極可靠顯示
>J-U ρ α裝直。


附圖包括圖I是示出本發(fā)明的一個實施例的截面圖；圖2Α至圖2Ε是示出本發(fā)明的一個實施例的截面過程圖；圖3是示出本發(fā)明的一個實施例的頂視圖；圖4Α1和圖4Β1是截面圖，圖4Α2和圖4Β2是頂視圖，示出本發(fā)明的一個實施例；圖5Α是截面圖，以及圖5Β是頂視圖，示出本發(fā)明的一個實施例；圖6Α至圖6Ε是示出本發(fā)明的一個實施例的截面過程圖；圖7Α和圖7Β是半導(dǎo)體器件的框圖；圖8Α和圖8Β分別是信號線驅(qū)動器電路的電路圖和時序圖；圖9Α至圖9C是示出移位寄存器的結(jié)構(gòu)的電路圖；圖IOA和圖IOB是不出移位寄存器的丨呆作的電路圖和時序圖；圖IlAl和圖11Α2是平面圖，以及圖IlB是截面圖，示出本發(fā)明的一個實施例；圖12是示出本發(fā)明的一個實施例的截面圖；圖13是示出本發(fā)明的一個實施例的截面圖；圖14是示出半導(dǎo)體器件的像素的等效電路的視圖；圖15Α至圖15C是各示出本發(fā)明的一個實施例的截面圖；圖16Α是平面圖，以及圖16Β是截面圖，示出本發(fā)明的一個實施例；圖17Α和圖17Β是示出電子紙的使用模式的視圖；圖18是電子書籍閱讀器的一個示例的外視圖；圖19Α和圖19Β是分別示出電視機(jī)和數(shù)碼相框的示例的外視圖；圖20Α和圖20Β是示出游戲機(jī)的示例的外視圖；圖21Α和圖21Β是示出移動電話的示例的外視圖；圖22Α至圖22D是各示出本發(fā)明的一個實施例的截面圖；、
圖23是示出氧化物半導(dǎo)體的晶體結(jié)構(gòu)的示例的視圖；圖24是簡述科學(xué)計算的簡圖；圖25A和圖25B是簡述科學(xué)計算的簡圖；以及圖26A和圖26B是示出科學(xué)計算的結(jié)果的圖表。
具體實施方式

將參照附圖來描述實施例。注意，本發(fā)明并不局限于以下描述，并且本領(lǐng)域的技術(shù)人員將易于理解，本發(fā)明的模式和細(xì)節(jié)能夠通過各種方式來修改，而沒有背離本發(fā)明的精神和范圍。因此，本發(fā)明不應(yīng)當(dāng)被理解為局限于實施例的以下描述。注意，在以下所述的本發(fā)明的結(jié)構(gòu)中，相同部分或者具有相似功能的部分在不同附圖中由相同的參考標(biāo)號來表示，并且省略其描述。[實施例I]在這個實施例中，將參照圖I來描述薄膜晶體管的結(jié)構(gòu)。這個實施例的溝道保護(hù)薄膜晶體管如圖I所示。在圖I所示的薄膜晶體管470中，在具有絕緣表面的襯底400之上，設(shè)置柵電極層421a、柵絕緣層402、包括溝道形成區(qū)的氧化物半導(dǎo)體層423、源電極層425a、漏電極層425b以及用作溝道保護(hù)層的氧化物絕緣層426a。能夠形成具有使用諸如鋁、銅、鑰、鈦、鉻、鉭、鎢、釹和鈧之類的金屬材料的任意種類、包含這些金屬材料的任意種類作為其主要成分的合金材料或者包含這些金屬材料的任意種類的氮化物的單層結(jié)構(gòu)或堆疊層結(jié)構(gòu)的柵電極層421a。優(yōu)選的是，柵電極層借助于諸如鋁或銅之類的低電阻金屬材料來形成，這是有效的，但是要注意，低電阻金屬材料優(yōu)選地與難熔金屬材料結(jié)合使用，因為它具有諸如低耐熱性以及被腐蝕的趨勢之類的缺點。作為難熔金屬材料，能夠使用鑰、鈦、鉻、鉭、鎢、釹、鈧等。此外，為了增加像素部分的孔徑比，氧化銦、氧化銦和氧化錫的合金、氧化銦和氧化鋅的合金、氧化鋅、氧化鋅鋁、氧氮化鋅鋁、氧化鋅鎵等的透光氧化物導(dǎo)電層能夠用作柵電極層421a。作為柵絕緣層402，能夠使用通過CVD方法、濺射方法等所形成的氧化硅、氧氮化硅、氧化氮化硅、氮化硅、氧化鋁、氧化鉭等的任意種類的單層膜或?qū)訅耗?。氧化物半?dǎo)體層423使用包含In、Ga和Zn并且具有表示為InMO3 (ZnO)m(m > O)的結(jié)構(gòu)的In-Ga-Zn-O基膜來形成。注意，M表示從鎵(Ga)、鐵(Fe)、鎳(Ni)、錳(Mn)和鈷(Co)中選取的金屬元素的一種或多種。作為一個示例，M可以是Ga，或者除了 Ga之外還可包含上述金屬元素，例如，M可以是Ga和Ni或者Ga和Fe。此外，在氧化物半導(dǎo)體中，在一些情況下，除了作為M所包含的金屬元素之外，還包含諸如Fe或Ni之類的過渡金屬元素或者過渡金屬的氧化物作為雜質(zhì)元素。氧化物半導(dǎo)體層423通過濺射方法形成為大于或等于IOnm但小于或等于300nm、優(yōu)選地大于或等于20nm但小于或等于IOOnm的厚度。注意，如圖I所示，在氧化物半導(dǎo)體層423中，源電極層425a與氧化物絕緣層426a之間的第三區(qū)域424c以及漏電極層425b與氧化物絕緣層426a之間的第四區(qū)域424d各具有小于與源電極層425a重疊的第一區(qū)域424a、與氧化物絕緣層426a重疊的第五區(qū)域424e以及與漏電極層425b重疊的第二區(qū)域424b的每個的厚度。作為氧化物半導(dǎo)體層423，使用通過快速熱退火(RTA)方法等經(jīng)過短時間高溫的脫水或脫氫的氧化物半導(dǎo)體層。脫水或脫氫能夠通過RTA處理借助于高溫氣體(諸如氮之類的惰性氣體或者稀有氣體)或借助于光線在高于或等于500°C但低于或等于750°C的溫度(或者低于或等于玻璃襯底的應(yīng)變點的溫度)下執(zhí)行大致大于或等于I分鐘但小于或等于10分鐘、優(yōu)選地在650°C下執(zhí)行大致大于或等于3分鐘但小于或等于6分鐘。通過RTA方法，脫水或脫氫能夠執(zhí)行短時間；因此，處理能夠甚至在高于玻璃襯底的應(yīng)變點的溫度下執(zhí)行。氧化物半導(dǎo)體層423是在形成氧化物半導(dǎo)體層423的階段具有許多懸掛鍵的非晶層。通過用于脫水或脫氫的加熱步驟，短距離內(nèi)的懸掛鍵相互鍵合，使得氧化物半導(dǎo)體層423能夠具有有序非晶結(jié)構(gòu)。隨著有序化進(jìn)行，氧化物半導(dǎo)體層423成為由非晶質(zhì)/非晶體 和微晶體的混合物來形成，其中非晶區(qū)點綴有微晶體，或者由非晶質(zhì)/非晶體來形成。在這里，微晶體是微粒尺寸大于或等于Inm但小于或等于20nm的所謂納米晶，這比一般稱作微晶體的微晶微粒要小。優(yōu)選的是，與氧化物絕緣層426a重疊的第五區(qū)域424e中的氧化物半導(dǎo)體層423的表面部分包括結(jié)晶區(qū)，并且c軸取向為沿垂直于氧化物半導(dǎo)體層的表面的方向的納米晶在結(jié)晶區(qū)中形成。在那種情況下，長軸處于c軸方向，并且短軸方向的長度大于或等于Inm但小于或等于20nm。通過使用具有這種結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體層，能夠防止因水分進(jìn)入表面部分或者從表面部分消除氧所引起的轉(zhuǎn)變?yōu)棣切投鸬碾娞匦缘耐嘶?，因為包括納米晶的密集結(jié)晶區(qū)存在于溝道形成區(qū)的表面部分。此外，由于溝道形成區(qū)中的氧化物半導(dǎo)體層的表面部分處于背溝道側(cè)上，所以防止氧化物半導(dǎo)體層轉(zhuǎn)變?yōu)棣切蛯τ谝种萍纳鷾系赖纳梢彩怯行У?。在這里，可能生長的In-Ga-Zn-O基膜的晶體結(jié)構(gòu)取決于所使用金屬氧化物靶。例如，例如，在In-Ga-Zn-O基膜使用包含In、Ga和Zn的金屬氧化物靶來形成以使得In2O3與Ga2O3與ZnO的摩爾分子比為I : I : O. 5并且晶化通過加熱步驟來執(zhí)行的情況下，可能形成其中包含Ga和Zn的一個氧化物層或者兩個氧化物層在In氧化物層之間混合的六方晶系分層化合物晶體結(jié)構(gòu)。這時，結(jié)晶區(qū)可能具有由In2Ga2ZnO7所表示的晶體結(jié)構(gòu)(參見圖23)。在非晶區(qū)或者在氧化物半導(dǎo)體層中混合非晶質(zhì)/非晶體和微晶體的區(qū)域的結(jié)構(gòu)中的In與Ga與Zn的摩爾分子比可能為I : I : O. 5。備選地，在沉積使用其In2O3與Ga2O3與ZnO的摩爾分子比為I : I : I的金屬氧化物半導(dǎo)體靶來執(zhí)行并且晶化通過加熱步驟來執(zhí)行的情況下，夾入In氧化物層之間的包含Ga和Zn的氧化物層可能具有二層結(jié)構(gòu)。由于具有二層結(jié)構(gòu)的該后者的包含Ga和Zn的氧化物層的晶體結(jié)構(gòu)是穩(wěn)定的并且因而晶體生長可能發(fā)生，所以在使用其In2O3與Ga2O3與ZnO的摩爾分子比為I : I : I的靶并且晶化通過加熱步驟來執(zhí)行的情況下，在一些情況下形成從外層到柵絕緣層與包含Ga和Zn的氧化物層之間的界面的連續(xù)晶體。注意，摩爾分子比可稱作原子比。 在這個實施例中，源電極層425a和漏電極層425b各具有第一導(dǎo)電層、第二導(dǎo)電層和第三導(dǎo)電層的三層結(jié)構(gòu)。作為這些層的材料，能夠適當(dāng)?shù)厥褂酶髋c柵電極層421a相似的材料。
此外，透光氧化物導(dǎo)電層按照與柵電極層421a相似的方式用于源和漏電極層425a和425b，由此能夠改進(jìn)像素部分的透光性質(zhì)，并且還能夠增加孔徑比。此外，氧化物導(dǎo)電層可在氧化物半導(dǎo)體層423與待成為源和漏電極層425a和425b的包含上述金屬材料的任意種類作為其主要成分的膜之間來形成，使得接觸電阻能夠降低。在氧化物 半導(dǎo)體層423之上，用作溝道保護(hù)層的氧化物絕緣層426a設(shè)置成與氧化物半導(dǎo)體層423相接觸。通過濺射方法使用無機(jī)絕緣膜、通常為氧化硅膜、氧化氮化硅膜、氧化鋁膜、氧氮化鋁膜等等來形成氧化物絕緣層426a。圖I中，溝道形成區(qū)表示第五區(qū)域424e，其中用作溝道保護(hù)層的氧化物絕緣層426a隔著柵絕緣層402與柵電極層重疊。注意，將薄膜晶體管的溝道長度L定義為源電極層與漏電極層之間的距離；但是，在溝道保護(hù)薄膜晶體管470的情況下，溝道長度L等于沿與載流子流動的方向平行的方向的氧化物絕緣層426a的寬度。還要注意，薄膜晶體管470的溝道長度L表示與氧化物絕緣層426a的界面處的氧化物半導(dǎo)體層423的長度，即，表示圖I的截面圖中的氧化物絕緣層426a的梯形的底。在溝道保護(hù)薄膜晶體管中，當(dāng)源電極層和漏電極層設(shè)置在具有降低到使得縮短溝道形成區(qū)的溝道長度L的小寬度的氧化物絕緣層之上時，源電極層與漏電極層之間的短路可在氧化物絕緣層之上形成。為了解決這個問題，源電極層425a和漏電極層425b設(shè)置成使得其端部以圖I的薄膜晶體管中的降低寬度與氧化物絕緣層426a分隔開。作為溝道保護(hù)薄膜晶體管470，氧化物絕緣層的寬度能夠降低成使得溝道形成區(qū)的溝道長度L變?yōu)榕c大于或等于O. I μ m但小于或等于2 μ m的長度同樣短，由此實現(xiàn)具有高操作速度的薄膜晶體管。下面參照圖2A至圖2E以及圖3來描述包括圖I所示的溝道保護(hù)薄膜晶體管的顯示裝置的制造過程的示例。注意，圖3是顯示裝置的平面圖，以及圖2A至圖2E的每個是沿圖3的線條A1-A2和線條B 1-B2所截取的截面圖。首先，制備襯底400。作為襯底400，能夠使用下列襯底的任意通過熔化方法或浮法由鋇硼硅酸鹽玻璃、鋁硼硅酸鹽玻璃、鋁硅酸鹽玻璃等等所制成的非堿性玻璃襯底；陶瓷襯底；具有足夠耐受這個制造過程的過程溫度的耐熱性的塑料襯底；等等。備選地，可使用具有提供有絕緣膜的表面的諸如不銹鋼合金襯底之類的金屬襯底。注意，代替上述玻璃襯底，使用諸如陶瓷襯底、石英襯底或藍(lán)寶石襯底之類的絕緣體所形成的襯底可用作襯底400。備選地，可使用晶化玻璃襯底等。此外，作為基底膜，絕緣膜可在襯底400之上形成。作為基底膜，氧化硅膜、氮化硅膜、氧氮化硅膜和氧化氮化硅膜的任意可通過CVD方法、濺射方法等等來形成為具有單層結(jié)構(gòu)或堆疊層結(jié)構(gòu)。在包含移動離子的襯底、如玻璃襯底用作襯底400的情況下，包含氮的膜、如氮化硅膜或氧化氮化硅膜用作基底膜，由此能夠防止移動離子進(jìn)入氧化物半導(dǎo)體層或半導(dǎo)體層。隨后，用于形成包括柵電極層421a、電容器布線421b和第一端子421c的柵極布線的導(dǎo)電膜通過濺射方法或真空蒸發(fā)方法在襯底400的整個表面之上形成。隨后，在襯底400的整個表面之上形成導(dǎo)電膜之后，在第一光刻步驟中，形成抗蝕劑掩模，并且通過蝕刻去除不必要部分，以便形成布線和電極(包括柵電極層421a、電容器布線421b和第一端子421c的柵極布線)。這時，優(yōu)選地執(zhí)行蝕刻，使得柵電極層421a的至少端部逐漸變細(xì)，以便防止斷開連接。在端子部分中包括柵電極層421a、電容器布線421b和第一端子421c的柵極布線能夠形成為具有使用諸如鋁、銅、鑰、鈦、鉻、鉭、鎢、釹和鈧之類的金屬材料的任意種類、包含這些金屬材料的任意種類作為其主要成分的合金材料或者包含這些金屬材料的任意種類的氮化物的單層結(jié)構(gòu)或堆疊層結(jié)構(gòu)。優(yōu)選的是，柵電極層借助于諸如鋁或銅之類的低電阻金屬材料來形成，這是有效的，但是要注意，低電阻金屬材料優(yōu)選地與難熔金屬材料結(jié)合使用，因為它具有諸如低耐熱性以及被腐蝕的趨勢之類的缺點。作為難熔金屬材料，能夠使用鑰、鈦、鉻、鉭、鶴、釹、鈧等。例如，作為柵電極層421a的堆疊層結(jié)構(gòu)，下列結(jié)構(gòu)是優(yōu)選的其中鑰層堆疊在鋁層之上的二層結(jié)構(gòu)，其中鑰層堆疊在銅層之上的二層結(jié)構(gòu)，其中氮化鈦層或氮化鉭層堆疊在銅層之上的二層結(jié)構(gòu)，以及氮化鈦層和鑰層的二層結(jié)構(gòu)。作為三層結(jié)構(gòu)，下列結(jié)構(gòu)是優(yōu)選的堆疊層結(jié)構(gòu)，其在中間層中包含鋁、鋁和硅的合金、鋁和鈦的合金或者鋁和釹的合金，以及在頂層和底層中包含鎢、氮化鎢、氮化鈦和鈦的任意種類。在那時，透光氧化物導(dǎo)電層可用于電極層和布線層的一個或多個，以便增加孔徑比。例如，氧化物導(dǎo)電層能夠使用氧化銦、氧化銦和氧化錫的合金、氧化銦和氧化鋅的合金、氧化鋅、氧化鋅鋁、氧氮化鋅鋁、氧化鋅鎵等等來形成。隨后，柵絕緣層402形成為使得覆蓋柵電極層421a(參見圖2A)。柵絕緣層402通過CVD方法、派射方法等等形成為大于或等于IOnm但小于或等于400nm的厚度。例如，作為柵絕緣層402，厚度為IOOnm的氧化硅膜通過CVD方法、濺射方法等等來形成。不用說，柵絕緣層402并不局限于這種氧化硅膜，而是可形成為具有使用諸如氧氮化硅膜、氧化氮化硅膜、氮化硅膜、氧化鋁膜和氧化鉭膜之類的任何其它絕緣膜的單層結(jié)構(gòu)或者堆疊層結(jié)構(gòu)。柵絕緣層402使用高密度等離子體設(shè)備來形成。在這里，高密度等離子體設(shè)備表示能夠?qū)崿F(xiàn)大于或等于IXlO1Vcm3的等離子體密度的設(shè)備。例如，等離子體通過施加3kW至6kW的微波功率來形成，使得形成絕緣膜。將甲硅烷氣體(SiH4)、一氧化二氮(N2O)和稀有氣體作為源氣體引入室中，以便在高于或等于IOPa但低于或等于30Pa的壓力下生成高密度等離子體，使得絕緣膜在具有絕緣表面的襯底、如玻璃襯底之上形成。此后，停止提供甲硅烷，并且引入一氧化二氮(N2O)和稀有氣體而沒有暴露于空氣，使得絕緣膜的表面經(jīng)過等離子體處理。通過引入一氧化二氮(N2O)和稀有氣體來對絕緣膜的表面所執(zhí)行的等離子體處理至少在形成絕緣膜之后執(zhí)行。例如，通過上述工藝過程所形成的絕緣膜具有小厚度，并且對應(yīng)于甚至在具有小于IOOnm的厚度時也能夠確保其可靠性的絕緣膜。在形成柵絕緣層402中，引入室中的甲硅烷氣體(SiH4)與一氧化二氮(N2O)的流量比是在I : 10至I : 200的范圍之內(nèi)。另外，作為引入室中的稀有氣體，能夠使用氦、氬、氪、氙等。具體來說，優(yōu)選地使用低成本的氬。另外，由于通過使用高密度等離子體設(shè)備所形成的絕緣膜能夠具有某個厚度，所 以絕緣膜具有優(yōu)良的階梯覆蓋。此外，對于使用高密度等離子體設(shè)備所形成的絕緣膜，能夠準(zhǔn)確控制薄膜的厚度。
在許多方面與使用常規(guī)平行板等離子體增強(qiáng)CVD設(shè)備所形成的絕緣膜不同，在相互比較相同蝕刻劑的蝕刻速率的情況下，通過上述工藝過程所形成的絕緣膜的蝕刻速率比使用常規(guī)平行板等離子體增強(qiáng)CVD設(shè)備所形成的絕緣膜要低大于或等于10%或者大于或等于20%。因此，能夠說，使用高密度等離子體設(shè)備所得到的絕緣膜是密集膜。備選地，柵絕緣層402能夠通過使用有機(jī)硅烷氣體的CVD方法、使用氧化硅層來形成。作為有機(jī)硅烷氣體，能夠使用諸如四乙氧基甲硅烷(TEOS)(化學(xué)式Si (OC2H5)4)、四甲基硅烷(TMS)(化學(xué)式Si (CH3)4)、四甲基環(huán)四硅氧烷(TMCTS)、八甲基環(huán)四硅氧烷(OMCTS)、六甲基二硅胺烷(HMDS)、三乙氧基甲硅烷(化學(xué)式SiH(0C2H5)3)或者三(二甲基氨基)硅烷(化學(xué)式SiH(N(CH3)2)3)之類的含硅化合物。備選地，柵絕緣層402可使用鋁、釔或鉿的氧化物、氮化物、氧氮化物和氧化氮化物中的一種或者包含上述至少兩種或更多種的化合物來形成。注意，在本說明書中，術(shù)語“氧氮化物”指的是包含氧原子和氮原子以使得氧原子的數(shù)量比氮原子要大的物質(zhì)，而“氧化氮化物”指的是包含氮原子和氧原子以使得氮原子 的數(shù)量比氧原子的數(shù)量要大的物質(zhì)。例如，“氧氮化硅膜”表示一種膜，其中包含氧原子和氮原子以使得氧原子的數(shù)量比氮原子要大，并且在使用盧瑟福后向散射能譜測定(RBS)和氫前向散射(HFS)來執(zhí)行測量的情況下，以濃度范圍分別從50&如111化％至70&如111化％、O. 5atomic % 至 15atomic % >25atomic % 至 35atomic % 和 O. Iatomic % 至 IOatomic % 包含氧、氮、硅和氫。此外，“氧化氮化硅膜”表示一種膜，其中包含氮原子和氧原子以使得氮原子的數(shù)量比氧原子要大，并且在使用RBS和HFS來執(zhí)行測量的情況下，以濃度范圍分別從 5atomic % 至 30atomic % >20atomic % 至 55atomic % >25atomic % 至 35atomic % 和1(^10111；
在這里，使用包含In、Ga和Zn (In2O3與Ga2O3與ZnO的摩爾比為I I O. 5或者In與Ga與ZnO的摩爾比為I : I : I或I : I : 2)的金屬氧化物靶，在襯底與靶之間的距離為100mm、壓力為O. 6Pa、直流(DC)功率為O. 5kff以及氣氛是氧氣氛(氧流量的比例為100%)的條件下，形成氧化物半導(dǎo)體膜。優(yōu)選的是使用脈沖直流(DC)電源，因為能夠降低膜沉積中生成的粉狀物質(zhì)(又稱作微?；蚧覊m)，并且膜厚度能夠是均勻的。在這個實施例中，作為氧化物半導(dǎo)體膜，30nm厚的In-Ga-Zn-O基膜通過濺射方法、借助于In-Ga-Zn-O基金屬氧化物靶來形成。濺射方法的示例包括RF濺射方法，其中高頻電源用作濺射電源；DC濺射方法，其中使用DC電源；以及脈沖DC濺射方法，其中以脈沖方式來施加偏壓。RF濺射方法主要用于形成絕緣膜的情況，而DC濺射方法主要用于形成金屬膜的情況。另外，還存在多源濺射設(shè)備，其中能夠設(shè)置不同材料的多個靶。通過多源濺射設(shè)備，在同一個室中不同材料的膜能夠形成為堆疊，或者多種材料的膜能夠在同一個室中同時通過放電來形成。另外，存在一種濺射設(shè)備，該濺射設(shè)備提供有室內(nèi)部的磁體系統(tǒng)并且用于磁控濺射，以及存在一種用于ECR濺射的濺射設(shè)備，其中使用借助于微波所產(chǎn)生的等離子體，而無需使用輝光放電。此外，作為使用濺射方法的沉積方法，還存在反應(yīng)濺射方法，其中靶物質(zhì)和濺射氣體成分在沉積期間相互發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，以便形成其化合物薄膜，并且存在偏壓濺射方法，其中電壓在沉積期間還施加到襯底。隨后，在第二光刻步驟中，形成抗蝕劑掩模，并且蝕刻In-Ga-Zn-O基膜。在蝕刻中，諸如檸檬酸或草酸之類的有機(jī)酸能夠用于蝕刻劑。在這里，In-Ga-Zn-O基膜通過濕式蝕刻、借助于IT0-07N(由Kanto Chemical Co.，Inc.制造)來蝕刻，以便去除不必要的部分。因此，In-Ga-Zn-O基膜處理成具有島狀，由此形成氧化物半導(dǎo)體層423。氧化物半導(dǎo)體層423的端部蝕刻成具有錐形，由此能夠防止因階梯形狀引起的布線的斷裂。注意，在這里,蝕刻并不局限于濕式蝕刻,而是可執(zhí)行干式蝕刻。然后，氧化物半導(dǎo)體層經(jīng)過脫水或脫氫。用于脫水或脫氫的第一熱處理能夠通過快速熱退火(RTA)處理借助于高溫氣體(諸如氮之類的惰性氣體或者稀有氣體)或借助于光線在高于或等于500°C但低于或等于750°C的溫度(或者低于或等于玻璃襯底的應(yīng)變點的溫度)下執(zhí)行大致大于或等于I分鐘但小于或等于10分鐘、優(yōu)選地在650°C下執(zhí)行大致大于或等于3分鐘但小于或等于6分鐘。通過RTA方法，脫水或脫氫能夠執(zhí)行短時間；因此，處理能夠甚至在高于玻璃襯底的應(yīng)變點的溫度下執(zhí)行。注意，熱處理的定時并不局限于這個定時，而是例如在光刻步驟或沉積步驟之前和之后可多次執(zhí)行。在這里，氧化物半導(dǎo)體層423的表面部分通過第一熱處理來晶化，并且因而成為具有包含納米晶的結(jié)晶區(qū)106。氧化物半導(dǎo)體層423的其余部分成為非晶的，或者由非晶質(zhì)/非晶體和微晶體的混合物來形成，其中非晶區(qū)點綴有微晶體。注意，結(jié)晶區(qū)106是氧化物半導(dǎo)體層423的一部分，并且在下文中，“氧化物半導(dǎo)體層423”包括結(jié)晶區(qū)106。注意，在本說明書中，在諸如氮之類的惰性氣體或者稀有氣體的氣氛中的熱處理稱作用于脫水或脫氫的熱處理。在本說明書中，“脫水”或“脫氫”不是要表示通過熱處理僅消除H2或H20。為了方便起見，H、OH等的消除稱作“脫水或脫氫”。另外，當(dāng)溫度從用以使氧化物半導(dǎo)體層經(jīng)過脫水或脫氫的加熱溫度T降低時，重要的是，通過使用用于脫 水或脫氫的同一個爐，按照使得氧化物半導(dǎo)體層沒有暴露于空氣的方式來防止水或氫進(jìn)入。當(dāng)薄膜晶體管使用通過將氧化物半導(dǎo)體層通過執(zhí)行脫水或脫氫轉(zhuǎn)變?yōu)榈碗娮柩趸锇雽?dǎo)體層、即η型(例如η—型或η+型)氧化物半導(dǎo)體層、并且將低電阻氧化物半導(dǎo)體層轉(zhuǎn)變?yōu)楦唠娮柩趸锇雽?dǎo)體層以使得氧化物半導(dǎo)體層成為i型半導(dǎo)體層所得到的氧化物半導(dǎo)體層來形成時，薄膜晶體管的閾值電壓為正值，使得能夠?qū)崿F(xiàn)具有所謂的常斷性質(zhì)的開關(guān)元件。對于顯示裝置優(yōu)選的是，以薄膜晶體管中盡可能接近OV的正閾值電壓來形成溝道。如果薄膜晶體管的閾值電壓為負(fù)值，則它趨向于具有所謂的常通性質(zhì)；換言之，甚至當(dāng)柵極電壓為OV時，電流也在源電極與漏電極之間流動。在有源矩陣顯示裝置中，電路中包含的薄膜晶體管的電特性是重要的，并且顯示裝置的性能取決于電特性。具體來說，在薄膜晶體管的電特性中，閾值電壓(Vth)是重要的。甚至當(dāng)場效應(yīng)遷移率高時閾值電壓值也高或者在負(fù)值內(nèi)時，難以控制電路。在薄膜晶體管具有高閾值電壓并且具有其閾值電壓的大絕對值的情況下，薄膜晶體管不能作為TFT來執(zhí)行開關(guān)功能，并且在以低電壓驅(qū)動薄膜晶體管時可能是負(fù)載。在η溝道薄膜晶體管的情況下，優(yōu)選的是，在施加正電壓作為柵極電壓之后，形成溝道并且漏極電流流動。其中如果不升高驅(qū)動電壓則不形成溝道的晶體管以及其中即使施加負(fù)電壓時也形成溝道并且漏極電流也流動的晶體管不適合于電路中使用的薄膜晶體管。另外，其中溫度從加熱溫度T降低的氣體氣氛可切換到與其中溫度升高到加熱溫度T的氣體氣氛不同的氣體氣氛。例如，在執(zhí)行用于脫水或脫氫的熱處理的爐中，執(zhí)行冷卻，同時該爐填充有高純度氧氣體、高純度N2O氣體或者超干空氣(具有低于或等于-40°C、優(yōu)選地低于或等于_60°C的露點)且沒有暴露于空氣。注意，在第一熱處理中，優(yōu)選的是，水、氫等等沒有包含在氣氛中。備選地，引入熱處理設(shè)備的惰性氣體的純度優(yōu)選地大于或等于6N(99. 9999% )，更優(yōu)選地大于或等于7N(99. 99999% )(即，雜質(zhì)濃度小于或等于Ippm,優(yōu)選地小于或等于O. Ippm)。在惰性氣體氣氛中執(zhí)行熱處理的情況下，氧化物半導(dǎo)體層轉(zhuǎn)變?yōu)槿毖跹趸锇雽?dǎo)體層，使得氧化物半導(dǎo)體層通過熱處理成為低電阻氧化物半導(dǎo)體層(即，η型(例如η—型)氧化物半導(dǎo)體層)。此后，通過形成與氧化物半導(dǎo)體層相接觸的氧化物絕緣層，來使氧化物半導(dǎo)體層處于氧過剩狀態(tài)。因此，使氧化物半導(dǎo)體層成為i型；也就是說，氧化物半導(dǎo)體層轉(zhuǎn)變?yōu)楦唠娮柩趸锇雽?dǎo)體層。相應(yīng)地，有可能形成具有有利電特性的極可靠薄膜晶體管。取決于第一熱處理的條件或者氧化物半導(dǎo)體層的材料，氧化物半導(dǎo)體層可部分晶化。通過第一熱處理，氧化物半導(dǎo)體層423轉(zhuǎn)變成缺氧類型，并且其電阻降低。在第一熱處理之后，載流子濃度比緊接膜沉積之后的氧化物半導(dǎo)體膜的要高，使得氧化物半導(dǎo)體層具有優(yōu)選地大于或等于IXlO1Vcm3的載流子濃度。氧化物半導(dǎo)體層的第一熱處理可在將氧化物半導(dǎo)體膜處理成島狀氧化物半導(dǎo)體層之前執(zhí)行。在那種情況下，在第一熱處理之后，從熱處理設(shè)備中取出襯底，并且執(zhí)行第二光刻步驟。結(jié)晶區(qū)沒有在氧化物半導(dǎo)體層423的側(cè)表面部分中形成，并且結(jié)晶區(qū)106僅在氧化物半導(dǎo)體層423的上層部分中形成。
隨后，在第三光刻步驟中，形成抗蝕劑掩模，并且通過蝕刻去除不必要的部分，以便形成接觸孔，其到達(dá)使用與柵電極層421a(參見圖2B)相同材料形成的布線或電極層。這個接觸孔設(shè)置用于與以后形成的導(dǎo)電膜直接連接。例如，當(dāng)形成其柵電極層與驅(qū)動器電路部分中的源或漏電極層直接接觸的薄膜晶體管時或者當(dāng)形成電連接到端子部分的柵極布線的端子時，形成接觸孔。隨后，氧化物絕緣膜在氧化物半導(dǎo)體層423和柵絕緣層402之上通過濺射方法來形成；然后，在第四光刻步驟中，形成抗蝕劑掩模，并且在其上執(zhí)行選擇性蝕刻，以使得形成氧化物絕緣層426a、426b、426c和426d。此后，去除抗蝕劑掩模(參見圖2C)。在這個階段，與氧化物絕緣層426a相接觸的區(qū)域在氧化物半導(dǎo)體層中形成。在這個區(qū)域中，隔著柵絕緣層與柵電極層重疊并且還與氧化物絕緣層426a重疊的區(qū)域是溝道形成區(qū)。此外，在第四光刻步驟中，還形成到達(dá)第一端子421c的接觸孔。
氧化物絕緣膜能夠適當(dāng)?shù)赝ㄟ^用以不將諸如水和氫之類的雜質(zhì)混合到氧化物絕緣膜中的諸如濺射方法之類的方法來形成為至少大于或等于Inm的厚度。在這個實施例中，氧化硅膜通過濺射方法作為氧化物絕緣膜來形成。膜沉積中的襯底溫度可高于或等于室溫但低于或等于300°C ;在這個實施例中，襯底溫度為100°C。通過濺射方法沉積氧化硅膜能夠在稀有氣體(通常為氬)氣氛、氧氣氛或者稀有氣體(通常為氬)和氧的氣氛中執(zhí)行。作為靶，能夠使用氧化硅靶或硅靶。例如，借助于硅靶，氧化硅膜能夠通過濺射方法在氧和稀有氣體的氣氛中形成。作為形成為與其電阻被降低的氧化物半導(dǎo)體層相接觸的氧化物絕緣膜，使用沒有包含諸如水分、氫離子和0!Γ之類的雜質(zhì)并且阻止這些雜質(zhì)從外部進(jìn)入的無機(jī)絕緣膜。通常使用氧化硅膜、氧化氮化硅膜、氧化鋁膜、氧氮化鋁膜等。在這個實施例中，膜沉積通過脈沖DC濺射方法使用純度為6Ν(電阻率為0.01Ω -cm)的柱狀多晶硼摻雜硅靶來執(zhí)行，其中襯底與靶之間的距離(T-S距離)為89mm，壓力為0.4Pa，直流(DC)電源為6kW，以及氣氛為氧(氧流率為100% )。其膜厚度為300nm。隨后，導(dǎo)電膜使用金屬材料通過濺射方法、真空蒸發(fā)方法等等在氧化物半導(dǎo)體層423之上形成。作為導(dǎo)電膜的材料，能夠使用與柵電極層421a相似的材料。在這個實施例中，形成其中堆疊第一至第三導(dǎo)電膜的導(dǎo)電膜。例如，第一導(dǎo)電膜和第三導(dǎo)電膜使用作為耐熱導(dǎo)電材料的鈦來形成，并且第二導(dǎo)電膜使用包含釹的鋁合金來形成。這種結(jié)構(gòu)能夠降低小丘的生成，并且利用鋁的低電阻性質(zhì)。雖然在這個實施例中使用第一至第三導(dǎo)電膜的三層結(jié)構(gòu)，但是本發(fā)明的一個實施例并不局限于此。可采用單層結(jié)構(gòu)、二層結(jié)構(gòu)或者四層或更多層的堆疊層結(jié)構(gòu)。可采用包括兩層或者四層或更多層的結(jié)構(gòu)。例如，可采用鈦膜的單層結(jié)構(gòu)或者包含硅的鋁膜的單層結(jié)構(gòu)。注意，在其表面部分具有包含納米晶的密集結(jié)晶區(qū)106的氧化物半導(dǎo)體層上并且與其接觸地沉積導(dǎo)電膜時，在一些情況下，因沉積或者沉積的熱量引起的對結(jié)晶區(qū)的損壞使半導(dǎo)體層的結(jié)晶區(qū)106為非晶。但是，在這個實施例描述的薄膜晶體管的制造方法中，用作溝道保護(hù)層的氧化物絕緣層426a設(shè)置成與待成為氧化物半導(dǎo)體層的溝道形成區(qū)的該區(qū)域相接觸，由此至少在溝道形成區(qū)(第五區(qū)域)中的氧化物半導(dǎo)體層423的表面部分能夠具有結(jié)晶區(qū)106。隨后，在第五蝕刻步驟中，形成蝕刻劑掩模，并且通過蝕刻去除不必要的部分，以使得形成源和漏電極層425a和425b以及連接電極429。這時，將濕式蝕刻或干式蝕刻用作蝕刻方法。例如，當(dāng)?shù)谝粚?dǎo)電膜和第三導(dǎo)電膜使用鈦來形成并且第二導(dǎo)電膜使用包含釹的鋁合金來形成時，能夠使用過氧化氫溶液或者加熱鹽酸作為蝕刻劑來執(zhí)行濕式蝕刻。通過這個蝕刻步驟，部分蝕刻氧化物半導(dǎo)體層423，使得源電極層425a與氧化物絕緣層426a之間的第三區(qū)域424c以及漏電極層425b與氧化物絕緣層426a之間的第四區(qū)域424d各具有小于與源電極層425a重疊的第一區(qū)域424a、與氧化物絕緣層426a重疊的第五區(qū)域424e以及與漏電極層425b重疊的第二區(qū)域424b的每個(參見圖2D)的厚度。注意，氧化物半導(dǎo)體層423的第五區(qū)域424e由氧化物絕緣層426a來保護(hù)，以便沒有被蝕刻，并且因而表面部分至少在溝道形成區(qū)中具有包含納米晶的密集結(jié)晶區(qū)。在溝道形成區(qū)中，氧化物半導(dǎo)體層的表面部分處于背溝道側(cè)上，并且結(jié)晶區(qū)能夠抑制寄生溝道的生成。另外，通過第五光刻步驟，連接電極429通過柵絕緣層中形成的接觸孔直接連接 到端子部分的第一端子421c。雖然未示出，驅(qū)動器電路的薄膜晶體管的源極或漏極布線和柵電極通過與上述步驟相同的步驟相互直接連接。隨后，形成覆蓋薄膜晶體管470的氧化物絕緣層428 (參見圖2E)。作為氧化物絕緣層428，使用氧化硅膜、氧氮化硅膜、氧化鋁膜、氧氮化鋁膜或氧化鉭膜所形成的氧化物絕緣層通過濺射方法等等形成。氧化物絕緣層能夠適當(dāng)?shù)赝ㄟ^用以不將諸如水和氫之類的雜質(zhì)混合到氧化物絕緣層中的諸如濺射方法之類的方法來形成。在這個實施例中，氧化硅膜通過濺射方法來形成，用于氧化物絕緣層。膜沉積中的襯底溫度可高于或等于室溫但低于或等于300°C ;在這個實施例中，襯底溫度為100°C。為了防止膜沉積中諸如水和氫之類的雜質(zhì)進(jìn)入，在膜沉積之前，預(yù)烘焙優(yōu)選地在降低壓力下以高于或等于150°C但低于或等于350°C的溫度執(zhí)行大于或等于2分鐘但小于或等于10分鐘，以便形成氧化物絕緣層，而沒有暴露于空氣。通過濺射方法沉積氧化硅膜能夠在稀有氣體(通常為氬)氣氛、氧氣氛或者稀有氣體(通常為氬)和氧的氣氛中執(zhí)行。作為靶，能夠使用氧化硅靶或硅靶。例如，借助于硅靶，氧化硅膜能夠通過濺射方法在氧和稀有氣體的氣氛中形成。對于形成為與其電阻被降低的氧化物半導(dǎo)體層相接觸的氧化物絕緣層，優(yōu)選地使用沒有包含諸如水分、氫離子和OH—之類的雜質(zhì)并且阻止這些雜質(zhì)從外部進(jìn)入的無機(jī)絕緣膜。在這個實施例中，膜沉積通過脈沖DC濺射方法使用純度為6N(電阻率為0.01Ω -cm)的柱狀多晶硼摻雜硅靶來執(zhí)行，其中襯底與靶之間的距離(T-S距離)為89mm，壓力為O. 4Pa，直流(DC)電源為6kW，以及氣氛為氧(氧流率為100% )。其膜厚度為300nm。隨后，第二熱處理在惰性氣體氣氛或者氮氣體氣氛中(優(yōu)選地在高于或等于200°C但低于或等于40(TC、例如高于或等于250°C但低于或等于350°C的溫度)執(zhí)行。例如，第二熱處理在氮氣氛中以250°C執(zhí)行I小時。備選地，RTA處理可在高溫下執(zhí)行短時間，如同第一熱處理中那樣。通過第二熱處理，加熱氧化物絕緣層以及與氧化物絕緣層重疊的氧化物半導(dǎo)體層，從而相互接觸。注意，通過第二熱處理，其電阻通過第一熱處理被降低的氧化物半導(dǎo)體層423處于氧過剩狀態(tài)，并且能夠轉(zhuǎn)變?yōu)楦唠娮柩趸锇雽?dǎo)體層(i型氧化物半導(dǎo)體層)。在這個實施例中，第二熱處理在形成氧化硅膜之后執(zhí)行；但是，熱處理的定時并不局限于緊接形成氧化硅膜之后的定時，只要它在形成氧化硅膜之后即可。在源電極層425a和漏電極層425b使用耐熱材料來形成的情況下,使用第一熱處理的條件的步驟能夠以第二熱處理的定時來執(zhí)行。在那種情況下，熱處理可在形成氧化硅膜之后執(zhí)行一次。然后，在第六光刻步驟中，形成抗蝕劑掩模，并且蝕刻氧化物絕緣層428，使得形成到達(dá)漏電極層425b的接觸孔。另外，到達(dá)連接電極429的接觸孔也通過這種蝕刻來形成。隨后，透明導(dǎo)電膜在去除抗蝕劑掩模之后形成。透明導(dǎo)電膜使用氧化銦(In2O3)、氧化銦和氧化錫的合金(In2O3-SnO2,以下縮寫為ΙΤ0)等通過濺射方法、真空蒸發(fā)方法等等形成。這種材料采用鹽酸基溶液來蝕刻。注意，由于殘留物具體來說可能在蝕刻ITO中生成，所以氧化銦和氧化鋅的合金(In2O3-ZnO)可用于改進(jìn)蝕刻加工性。隨后，在第七光刻步驟中，形成抗蝕劑掩模，并且通過蝕刻去除不必要的部分，以便形成像素電極層110。在第七光刻步驟中，存儲電容器采用電容器部分中用作電介質(zhì)的柵絕緣層402、氧化物絕緣層426b和氧化物絕緣層428、電容器布線421b和像素電極層110來形成。此外，在第七光刻步驟中，第一端子421c覆蓋有抗蝕劑掩模，并且透明導(dǎo)電膜128留在端子部分中。透明導(dǎo)電膜128用作連接到FPC的電極或者布線。在直接連接到第一端子421c的連接電極429之上形成的透明導(dǎo)電膜128是用作柵極布線的輸入端子的連接端子電極。雖然未示出，這時也形成用作源極布線的輸入端子的連接端子電極。圖4A1和圖4A2分別是在這個階段的柵極布線端子部分的截面圖及其平面圖。圖4A1是沿圖4A2的線條C1-C2所截取的截面圖。圖4A1中，在氧化物絕緣膜428之上形成的透明導(dǎo)電膜415是用作輸入端子的連接端子電極。此外，圖4A1中，在端子部分，使用與柵極布線相同的材料所形成的第一端子411以及使用與源極布線相同的材料所形成的連接電極412隔著柵絕緣層402相互重疊，并且直接電連接。此外，連接電極412和透明導(dǎo)電膜415通過氧化物絕緣層428中形成的接觸孔相互直接連接。圖4B1和圖4B2分別是源極布線端子部分的截面圖及其平面圖。圖4B1是沿圖4B2的線條C3-C4所截取的截面圖。圖4B1中，在氧化物絕緣膜428之上形成的透明導(dǎo)電膜418是用作輸入端子的連接端子電極。此外，圖4B1中，在端子部分，使用與柵極布線相同的材料所形成的電極416位于電連接到源極布線的第二端子414下面并且隔著柵絕緣層402與其重疊。電極416沒有電連接到第二端子414，并且當(dāng)電極416的電位設(shè)置成與第二端子414不同的電位、例如GND電位或OV或者電極416設(shè)置為處于浮置狀態(tài)時，能夠形成防止噪聲或靜電的電容器。第二端子414隔著氧化物絕緣層428電連接到透明導(dǎo)電膜418。多個柵極布線、源極布線和電容器布線層根據(jù)像素密度來設(shè)置。另外，在端子部分，設(shè)置了處于與柵極布線相同電位的多個第一端子、處于與源極布線相同電位的多個第二端子、處于與電容器布線相同電位的多個第三端子等。每種端子的的數(shù)量可以是任何數(shù)量，并且端子的數(shù)量可由專業(yè)人員適當(dāng)?shù)卮_定。通過這七個光刻步驟，因而溝道保護(hù)薄膜晶體管470和存儲電容器部分能夠使用七個光掩模來完成。這些晶體管和存儲電容器排列成與相應(yīng)像素對應(yīng)的矩陣，以使得形成像素部分，由此能夠得到有源矩陣顯示裝置中包含的襯底之一。在本說明書中，為了方便起見，這種襯底稱作有源矩陣襯底。在制造有源矩陣液晶顯示裝置的情況下，有源矩陣襯底和提供有對電極的對襯底隔著液晶層相互接合。注意，電連接到對襯底上的對電極的公共電極設(shè)置在有源矩陣襯底之上，并且電連接到公共電極的第四端子設(shè)置在端子部分中。第四端子設(shè)置成使得公共電極設(shè)置為諸如GND電位或OV之類的固定電位。這個實施例的像素結(jié)構(gòu)并不局限于圖3中的像素結(jié)構(gòu)。例如，像素電極可隔著保護(hù)絕緣膜和柵極絕緣層與相鄰像素的柵極布線重疊，以便形成存儲電容器而無需電容器布線。在這種情況下，能夠省略電容器布線以及連接到電容器布線的第三端子。進(jìn)一步備選地，源電極層425a和漏電極層425b可在用作溝道保護(hù)層的氧化物絕緣層456a之上并且與其 重疊，如圖5A和圖5B所示。在這種情況下，在對源電極層425a和漏電極層425b形成圖案時沒有蝕刻氧化物半導(dǎo)體層，并且因此在氧化物半導(dǎo)體層中沒有形成較薄區(qū)域。換言之，氧化物半導(dǎo)體層具有與源電極層425a重疊的第一區(qū)域424a、與漏電極層425b重疊的第二區(qū)域424b以及作為溝道形成區(qū)的第五區(qū)域，這些區(qū)域具有相同厚度。進(jìn)一步備選地，可采用薄膜晶體管490，其中在氧化物半導(dǎo)體層的第五區(qū)域424e中作為非晶的或者由非晶質(zhì)/非晶體和微晶體的混合物來形成的區(qū)域的厚度小于第三區(qū)域424c和第四區(qū)域424d的每個厚度(即，第五區(qū)域424e中的結(jié)晶區(qū)與作為非晶的或者由非晶質(zhì)/非晶體和微晶體的混合物來形成的區(qū)域之間的界面高于第三區(qū)域424c和第四區(qū)域424d的最外表面)，如圖22A所示。能夠通過調(diào)整第一熱處理的加熱溫度或加熱時間以使得使氧化物半導(dǎo)體層的結(jié)晶區(qū)的深度極淺，來得到具有這種結(jié)構(gòu)的薄膜晶體管490。通過采用圖22所示的薄膜晶體管490的結(jié)構(gòu)，能夠降低截止電流。圖22A所示的溝道保護(hù)薄膜晶體管490的溝道長度L等于在與載流子流動的方向平行的方向的氧化物絕緣層426a的寬度。要注意，第三區(qū)域的溝道長度方向的寬度L3與第四區(qū)域的溝道長度方向的寬度L4之和在圖22A所示的薄膜晶體管490中是恒定的，但是氧化物半導(dǎo)體層的第三區(qū)域的溝道長度方向的寬度L3不一定等于第四區(qū)域的溝道長度方向的寬度L4?？蓚溥x地采用具有其中如圖22B所示的氧化物半導(dǎo)體層的第一至第五區(qū)域424a至424e在其表面部分具有結(jié)晶區(qū)的結(jié)構(gòu)的薄膜晶體管430。通過采用圖22B所示的薄膜晶體管430的結(jié)構(gòu)，能夠增加導(dǎo)通電流?？蓮谋∧ぞw管430、450、470和490中選取的具有不同結(jié)構(gòu)的薄膜晶體管可在一個襯底之上形成。注意，在像素部分和驅(qū)動器電路在一個襯底之上形成的情況下，對于用于像素部分的薄膜晶體管需要優(yōu)良的開關(guān)特性，并且高操作速度對于用于驅(qū)動器電路的薄膜晶體管是優(yōu)選的；例如，薄膜晶體管430可設(shè)置在驅(qū)動器電路部分中，而薄膜晶體管490可設(shè)置在像素部分中，如圖22C所示。設(shè)置在驅(qū)動器電路部分中的薄膜晶體管430能夠增加導(dǎo)通電流，并且適合于需要高電流驅(qū)動能力的應(yīng)用。設(shè)置在像素部分中的薄膜晶體管490能夠降低截止電流，并且因而在用作像素部分中的開關(guān)元件時能夠提高對比度。備選地，如圖22D所示，薄膜晶體管450可設(shè)置在驅(qū)動器電路部分中，而具有低截止電流的薄膜晶體管470優(yōu)選地設(shè)置在像素部分中。進(jìn)一步備選地，雖然未示出，但是薄膜晶體管430和薄膜晶體管470可分別設(shè)置在驅(qū)動器電路部分和像素部分中，或者薄膜晶體管450和薄膜晶體管490可分別設(shè)置在驅(qū)動器電路部分和像素部分中。注意，在薄膜晶體管430、450、470和490的每個中，相互接觸的柵絕緣層402與氧化物半導(dǎo)體層423之間的界面是非晶的或者由非晶質(zhì)/非晶體和微晶體的混合物來形成，并且與氧化物絕緣層426a相接觸的氧化物半導(dǎo)體層的至少表面部分具有結(jié)晶區(qū)。在有源矩陣液晶顯示裝置中，通過驅(qū)動設(shè)置成矩陣的像素電極，在屏幕上形成顯示圖案。具體來說，電壓施加在所選像素電極與對應(yīng)于像素電極的對電極之間，使得在光學(xué)上調(diào)制設(shè)置在像素電極與對電極之間的液晶層，并且這個光學(xué)調(diào)制由觀察者識別為顯示圖
案在顯示液晶顯示裝置的運動圖像中，存在的問題在于，液晶分子本身的長響應(yīng)時間引起運動圖像的余像或模糊。為了改進(jìn)液晶顯示裝置的運動圖像特性，采用稱作插黑的驅(qū)動方法，其中每隔一個幀周期在整個屏幕上顯示黑色。此外，存在所謂的雙幀速率驅(qū)動的另一種驅(qū)動技術(shù)。在雙幀速率驅(qū)動中，垂直同步頻率設(shè)置為通常垂直同步頻率的I. 5倍或以上、優(yōu)選地為2倍或以上，由此提高響應(yīng)速度，并且對于通過驅(qū)動得到的各幀中的每個多場來選擇待寫入的灰度。進(jìn)一步備選地，為了改進(jìn)液晶顯示裝置的運動圖像特性，可采用一種驅(qū)動方法，其中多個LED (發(fā)光二極管)或者多個EL光源用于形成作為背光的平面光源，并且平面光源的各光源在一個幀周期中按照脈沖方式來單獨驅(qū)動。可使用三種或更多種LED，或者可使用發(fā)射白光的LED。由于能夠單獨控制多個LED，所以LED的光發(fā)射定時能夠與光學(xué)調(diào)制液晶層的定時同步。按照這種驅(qū)動方法，LED能夠部分關(guān)斷，因此，特別是在顯示具有在一個屏幕中所占用的大黑色顯示區(qū)域的圖像的情況下，能夠得到降低功率消耗的效果。通過組合這些驅(qū)動方法，與常規(guī)液晶顯示裝置相比，液晶顯示裝置的顯示特性、如運動圖像特性能夠得到改進(jìn)。這個實施例中得到的η溝道晶體管在溝道形成區(qū)中包括In-Ga-Zn-O基膜，并且具有良好的動態(tài)特性。因此，這些驅(qū)動方法能夠結(jié)合地應(yīng)用于這個實施例的晶體管。在制造發(fā)光顯示裝置中，有機(jī)發(fā)光元件的一個電極(又稱作陰極)設(shè)置成低電源電位、如GND電位或OV ;因此，端子部分提供有用于將陰極設(shè)置成低電源電位、如GND電位或OV的第四端子。又在制造發(fā)光顯示裝置中，除了源極布線和柵極布線之外，還設(shè)置電源線。相應(yīng)地，端子部分提供有電連接到電源線的第五端子。通過上述步驟，能夠提供具有有利電特性的極可靠薄膜晶體管以及包括該薄膜晶體管的顯示裝置。這個實施例中所述的薄膜晶體管是使用氧化物半導(dǎo)體層的薄膜晶體管。至少氧化物半導(dǎo)體層的在溝道形成區(qū)中的表面部分具有結(jié)晶區(qū)，并且氧化物半導(dǎo)體層的其余部分能夠是非晶的或者由非晶質(zhì)/非晶體和微晶體的混合物來形成，這使薄膜晶體管能夠抑制寄生溝道的生成。注意，這個實施例中所述的結(jié)構(gòu)能夠與其它實施例中所述的結(jié)構(gòu)的任意適當(dāng)?shù)亟Y(jié)
口 ο[實施例2]在這個實施例中，參照圖6Α至圖6Ε來描述與實施例I中不同的顯示裝置的制造過程的一個示例。注意，在這個實施例中，與實施例I中相同的部分以及具有與實施例I相似功能的部分能夠如同實施例I 一樣對待，并且與實施例I中相同或相似的步驟能夠如同實施例I中那樣來執(zhí)行。因此，省略重復(fù)描述。首先，在具有絕緣表面的襯底400之上，通過濺射方法或真空蒸發(fā)方法來形成用于形成包括柵電極層421a、電容器布線421b和第一端子421c的柵極布線的導(dǎo)電膜。隨后，在襯底400的整個表面之上形成導(dǎo)電膜之后，在第一光刻步驟中，形成抗蝕劑掩模，并且通過蝕刻去除不必要部分，以便形成布線和電極(包括柵電極層421a、電容器布線421b和第一端子421c的柵極布線)。隨后，在柵電極層421a、電容器布線421b和第一端子421c之上，形成柵絕緣層402 ;然后，在柵絕緣層402之上，氧化物半導(dǎo)體膜103形成為大于或等于5nm但小于或等于200nm、優(yōu)選地大于或等于IOnm但小于或等于40nm的厚度。注意,上述步驟能夠如同實施例I中那樣來執(zhí)行。隨后，在氧化物半導(dǎo)體膜103之上，通過濺射方法來形成氧化物絕緣膜105 ;然后，在第二光刻步驟中，形成抗蝕劑掩模，并且對其執(zhí)行選擇性蝕刻，使得形成到達(dá)第一端子 421c的接觸孔(圖6A)。氧化物絕緣膜105能夠按照與實施例I中所述的將要作為氧化物絕緣層426a的氧化物絕緣膜相似的方式來形成。然后，氧化物半導(dǎo)體膜103經(jīng)過脫水或脫氫。用于脫水或脫氫的第一熱處理能夠通過快速熱退火(RTA)處理借助于高溫氣體(諸如氮之類的惰性氣體或者稀有氣體)或借助于光線在高于或等于500°C但低于或等于750°C的溫度(或者低于或等于玻璃襯底的應(yīng)變點的溫度)下執(zhí)行大致大于或等于I分鐘但小于或等于10分鐘、優(yōu)選地在650°C下執(zhí)行大致大于或等于3分鐘但小于或等于6分鐘。通過RTA處理，脫水或脫氫能夠執(zhí)行短時間；因此，處理能夠甚至在高于玻璃襯底的應(yīng)變點的溫度下執(zhí)行。注意，熱處理的定時并不局限于這個定時，而是例如在光刻步驟或沉積步驟之前和之后可多次執(zhí)行。在這里，氧化物半導(dǎo)體膜103的表面部分通過第一熱處理來晶化，并且因而成為具有包含納米晶的密集結(jié)晶區(qū)106。氧化物半導(dǎo)體膜103的其余部分成為非晶的，或者由非晶質(zhì)/非晶體和微晶體的混合物來形成，其中非晶區(qū)點綴有微晶體。注意，結(jié)晶區(qū)106是氧化物半導(dǎo)體膜103的一部分，并且在下文中，“氧化物半導(dǎo)體膜103”包括結(jié)晶區(qū)106。另外，當(dāng)溫度從用以使氧化物半導(dǎo)體膜經(jīng)過脫水或脫氫的加熱溫度T降低時，重要的是，通過使用用于脫水或脫氫的同一個爐，按照使得氧化物半導(dǎo)體層沒有暴露于空氣的方式來防止水或氫進(jìn)入。另外，其中溫度從加熱溫度T降低的氣體氣氛可切換到與其中溫度升高到加熱溫度T的氣體氣氛不同的氣體氣氛。例如，在用于脫水或脫氫的熱處理的爐中執(zhí)行冷卻，同時該爐填充有高純度氧氣體、高純度N2O氣體或者超干空氣(具有低于或等于_40°C、優(yōu)選地低于或等于_60°C的露點)且沒有暴露于空氣。注意，在第一熱處理中，優(yōu)選的是，水、氫等等沒有包含在氣氛中。備選地，引入熱處理設(shè)備的惰性氣體的純度優(yōu)選地大于或等于6N(99. 9999% )，更優(yōu)選地大于或等于7N(99. 99999% )(即，雜質(zhì)濃度小于或等于Ippm,優(yōu)選地小于或等于O. Ippm)。通過第一熱處理，氧化物半導(dǎo)體膜103轉(zhuǎn)變成缺氧類型，并且其電阻降低。在第一熱處理之后，載流子濃度比緊接膜沉積之后的氧化物半導(dǎo)體膜要高，使得氧化物半導(dǎo)體膜具有優(yōu)選地大于或等于IXlO1Vcm3的載流子濃度。然后，在第三光刻步驟中，形成抗蝕劑掩模，并且通過選擇性蝕刻來形成氧化物絕緣層426a、426b、426c和426d。此后，去除抗蝕劑掩模(參見圖6B)。在這里，氧化物絕緣層426a用作薄膜晶體管的溝道保護(hù)層。此外，在氧化物半導(dǎo)體膜103中，與氧化物絕緣層426a重疊的區(qū)域是在后一步驟中成為溝道形成區(qū)的區(qū)域。
然后，使用金屬材料形成的導(dǎo)電膜通過濺射方法、真空蒸發(fā)方法等等在氧化物半導(dǎo)體膜103以及氧化物絕緣層426a、426b、426c和426d之上形成。作為導(dǎo)電膜的材料，能夠使用與柵電極層421a相似的材料。
在這個實施例中，形成其中堆疊第一至第三導(dǎo)電膜的導(dǎo)電膜。例如，第一導(dǎo)電膜和第三導(dǎo)電膜使用作為耐熱導(dǎo)電材料的鈦來形成，并且第二導(dǎo)電膜使用包含釹的鋁合金來形成。這種結(jié)構(gòu)能夠降低小丘的生成，并且利用鋁的低電阻性質(zhì)。雖然在這個實施例中使用第一至第三導(dǎo)電膜的三層結(jié)構(gòu)，但是本發(fā)明的一個實施例并不局限于此?？刹捎脝螌咏Y(jié)構(gòu)、二層結(jié)構(gòu)或者四層或更多層的堆疊層結(jié)構(gòu)。可采用包括兩層或者四層或更多層的結(jié)構(gòu)。例如，可采用鈦膜的單層結(jié)構(gòu)或者包含硅的鋁膜的單層結(jié)構(gòu)。注意，在其表面部分具有包含納米晶的密集結(jié)晶區(qū)106的氧化物半導(dǎo)體層上并且與其接觸地沉積導(dǎo)電膜時，在一些情況下，因沉積或者沉積的熱量引起的對結(jié)晶區(qū)的損壞使半導(dǎo)體層的結(jié)晶區(qū)106為非晶。但是，在這個實施例描述的薄膜晶體管的制造方法中，用作溝道保護(hù)層的氧化物絕緣層426a設(shè)置成與待成為氧化物半導(dǎo)體層的溝道形成區(qū)的該區(qū)域相接觸，由此至少在溝道形成區(qū)中的氧化物半導(dǎo)體層423的表面部分能夠具有結(jié)晶區(qū)106。隨后，在第四光刻步驟中，形成抗蝕劑掩模480a和480b，并且通過蝕刻去除不必要部分，使得形成導(dǎo)電層425和連接電極429 (參見圖6C)。這時，將濕式蝕刻或干式蝕刻用作蝕刻方法。例如，當(dāng)?shù)谝粚?dǎo)電膜和第三導(dǎo)電膜使用鈦來形成并且第二導(dǎo)電膜使用包含釹的鋁合金來形成時，能夠使用過氧化氫溶液或者加熱鹽酸作為蝕刻劑來執(zhí)行濕式蝕刻。另外，通過第四光刻步驟，連接電極429通過柵絕緣層中形成的接觸孔直接連接到端子部分的第一端子421c。雖然未示出，驅(qū)動器電路的薄膜晶體管的源極或漏極布線和柵電極通過與上述步驟相同的步驟相互直接連接。這個實施例中的抗蝕劑掩模480a和480b又能夠稱作具有凹陷部分或凸出部分的抗蝕劑掩模。換言之，抗蝕劑掩模480a和480b能夠稱作包含具有不同厚度的多個區(qū)域(這里為兩個區(qū)域)的抗蝕劑掩模。在抗蝕劑掩模480a和480b中，具有較大厚度的區(qū)域稱作凸出部分，而具有較小厚度的區(qū)域稱作凹陷部分。在抗蝕劑掩模480a和480b的每個中，形成與成為源電極層或漏電極層的導(dǎo)電膜的區(qū)域?qū)?yīng)的凸出部分，以及形成與稍后描述的島狀氧化物半導(dǎo)體層的周邊部分對應(yīng)的凹陷部分。這個實施例中所述的抗蝕劑掩模能夠使用多色調(diào)掩模(multi-tone mask)來形成。多色調(diào)掩模是能夠采用多級光強(qiáng)度進(jìn)行曝光的掩模，并且通常采用三級光強(qiáng)度來執(zhí)行曝光，以便提供暴露區(qū)域、半暴露區(qū)域和未暴露區(qū)域。借助于多色調(diào)掩模，具有多個厚度(通常為兩種厚度)的抗蝕劑掩模能夠通過一個曝光和顯影步驟來形成。因此，通過使用多色調(diào)掩模，能夠降低光掩模的數(shù)量。通過使用多色調(diào)掩模的曝光和顯影，能夠形成各包含具有不同厚度的區(qū)域的抗蝕劑掩模480a和480b。注意，并非對其進(jìn)行限制，可無需多色調(diào)掩模來形成抗蝕劑掩模480a和 480b ο在導(dǎo)電層425和連接電極429使用抗蝕劑掩模480a和480b來形成之后，減小(縮小化)抗蝕劑掩模480a和480b，以便形成抗蝕劑掩模482a、482b和482c。為了減小(縮小化)抗蝕劑掩模480a和480b，可執(zhí)行使用氧等離子體的灰化等。通過減小(縮小化)抗蝕劑掩模，抗蝕劑掩模480a的凹陷部分消失并且分為抗蝕劑掩模482a和482b。此外，暴露抗蝕劑掩模482a與482b之間的區(qū)域(未示出)中的導(dǎo)電層425。隨后，使用抗蝕劑掩模482a、482b和482c，蝕刻導(dǎo)電層425的暴露部分，并且部分蝕刻連接電極429。相應(yīng)地，形成源電極425a、漏電極425b和島狀氧化物半導(dǎo)體層423 (參見圖6D)。通過這個蝕刻步驟，部分蝕刻氧化物半導(dǎo)體膜103，使得源電極層425a與氧化物絕緣層426a之間的第三區(qū)域424c以及漏電極層425b與氧化物絕緣層426a之間的第四區(qū)域424d各具有小于與源電極層425a重疊的第一區(qū)域424a、與漏電極層425b重疊的第二區(qū)域424b以及與氧化物絕緣層426a重疊的第五區(qū)域424e的每個的厚度。注意，氧化物半導(dǎo)體層423的第五區(qū)域424e由氧化物絕緣層426a來保護(hù)，以便沒有被蝕刻，并且因而表面部分至少在溝道形成區(qū)中具有包含納米晶的密集結(jié)晶區(qū)。在溝道形成區(qū)中，氧化物半導(dǎo)體層的表面部分處于背溝道側(cè)上，并且結(jié)晶區(qū)能夠抑制寄生溝道的生成。
第一區(qū)域424a和第二區(qū)域424b的每個厚度與作為溝道形成區(qū)的第五區(qū)域424e相等。隨后，形成覆蓋薄膜晶體管410的氧化物絕緣層428 (參見圖6E)。作為氧化物絕緣層428，使用氧化硅膜、氧氮化硅膜、氧化鋁膜、氧氮化鋁膜或氧化鉭膜所形成的氧化物絕緣層428通過濺射方法等等形成。隨后，第二熱處理在惰性氣體氣氛或者氮氣體氣氛中(優(yōu)選地在高于或等于200°C但低于或等于40(TC、例如高于或等于250°C但低于或等于350°C的溫度)執(zhí)行。例如，第二熱處理在氮氣氛中以250°C執(zhí)行I小時。備選地，RTA處理可在高溫下執(zhí)行短時間，如同第一熱處理中那樣。通過第二熱處理，加熱氧化物絕緣層以及與氧化物絕緣層重疊的氧化物半導(dǎo)體層，從而相互接觸。注意，通過第二熱處理，其電阻通過第一熱處理被降低的氧化物半導(dǎo)體層423處于氧過剩狀態(tài)，并且能夠轉(zhuǎn)變?yōu)楦唠娮柩趸锇雽?dǎo)體層(i型氧化物半導(dǎo)體層)。在這個實施例中，第二熱處理在形成氧化硅膜之后執(zhí)行；但是，熱處理的定時并不局限于緊接形成氧化硅膜之后的定時，只要它在形成氧化硅膜之后即可。在源電極層425a和漏電極層425b使用耐熱材料來形成的情況下,使用第一熱處理的條件的步驟能夠以第二熱處理的定時來執(zhí)行。在那種情況下，熱處理可在形成氧化硅膜之后執(zhí)行一次。注意，保護(hù)絕緣層可在氧化物絕緣層428之上形成。作為保護(hù)絕緣層，例如，氮化硅膜能夠通過RF濺射方法來形成。使用沒有包含諸如水、氫離子和0H_之類的雜質(zhì)并且防止這些雜質(zhì)從外部進(jìn)入的無機(jī)絕緣膜來形成保護(hù)絕緣層使用氮化硅膜、氮化鋁膜、氧化氮化硅膜、氧氮化鋁膜等。還要注意，保護(hù)絕緣層能夠接著氧化物絕緣層428連續(xù)形成。然后，在第五光刻步驟中，形成抗蝕劑掩模，并且蝕刻氧化物絕緣層428，使得形成到達(dá)漏電極層425b的接觸孔。另外，到達(dá)連接電極429的接觸孔也通過這種蝕刻來形成。隨后，透明導(dǎo)電膜在去除抗蝕劑掩模之后形成。透明導(dǎo)電膜使用氧化銦(In2O3)、氧化銦和氧化錫的合金(In2O3-SnO2,以下縮寫為ΙΤ0)等通過濺射方法、真空蒸發(fā)方法等等形成。這種材料采用鹽酸基溶液來蝕刻。注意，由于殘留物具體來說可能在蝕刻ITO中生成，所以氧化銦和氧化鋅的合金(In2O3-ZnO)可用于改進(jìn)蝕刻加工性。隨后，在第六光刻步驟中，形成抗蝕劑掩模，并且通過蝕刻去除不必要的部分，以便形成像素電極層110。在第六光刻步驟中，存儲電容器采用電容器部分中用作電介質(zhì)的柵絕緣層402、氧化物半導(dǎo)體層、氧化物絕緣層426b和氧化物絕緣層428、電容器布線421b和像素電極層110來形成。此外，在第六光刻步驟中，第一端子421c覆蓋有抗蝕劑掩模，并且透明導(dǎo)電膜128留在端子部分中。透明導(dǎo)電膜128用作連接到FPC的電極或者布線。在直接連接到第一端子421c的連接電極429之上形成的透明導(dǎo)電膜128是用作柵極布線的輸入端子的連接端子電極。雖然未示出，這時也形成用作源極布線的輸入端子的連接端子電極。通過這六個光刻步驟，因而溝道保護(hù)薄膜晶體管410和存儲電容器部分能夠使用六個光掩模來完成。這個實施例中所述的薄膜晶體管是使用氧化物半導(dǎo)體層的薄膜晶體管。溝道形成區(qū)中的氧化物半導(dǎo)體層的表面部分具有結(jié)晶區(qū)，并且氧化物半導(dǎo)體層的其余部分能夠是非晶的或者由非晶質(zhì)/非晶體和微晶體的混合物來形成。通過具有這種結(jié)構(gòu)的薄膜晶體管，能夠抑制寄生溝道的生成；相應(yīng)地，能夠制造具有有利電特性的極可靠薄膜晶體管和顯示
>J-U ρ α裝直。注意，這個實施例中所述的結(jié)構(gòu)能夠與其它實施例中所述的結(jié)構(gòu)的任意適當(dāng)?shù)亟Y(jié)
口 ο[實施例3]在這個實施例中，下面描述一個示例，其中驅(qū)動器電路的至少一部分和待設(shè)置在像素部分中的薄膜晶體管在一個襯底之上形成。設(shè)置在像素部分中的薄膜晶體管按照實施例I或2來形成。此外，實施例I或2中所述的薄膜晶體管是η溝道TFT。因此，驅(qū)動器電路之中的能夠由η溝道TFT來構(gòu)成的驅(qū)動器電路中的一些在與像素部分中的薄膜晶體管相同的襯底之上形成。圖7Α示出有源矩陣顯示裝置的框圖的一個示例。像素部分5301、第一掃描線驅(qū)動器電路5302、第二掃描線驅(qū)動器電路5303和信號線驅(qū)動器電路5304設(shè)置在顯示裝置的襯底5300之上。在像素部分5301中，設(shè)置從信號線驅(qū)動器電路5304延伸的多個信號線，并且設(shè)置從第一掃描線驅(qū)動器電路5302和第二掃描線驅(qū)動器電路5303延伸的多個掃描線。注意，在掃描線和信號線的交叉區(qū)域中，各具有顯示元件的像素設(shè)置成矩陣。此外，顯示裝置的襯底5300通過柔性印刷電路(FPC)等的連接部分連接到定時控制電路5305 (又稱作控制器或控制IC)。圖7Α中，第一掃描線驅(qū)動器電路5302、第二掃描線驅(qū)動器電路5303和信號線驅(qū)動器電路5304在與像素部分5301相同的襯底5300之上形成。相應(yīng)地，設(shè)置在外部的諸如驅(qū)動器電路之類的部件的數(shù)量降低，使得成本能夠降低。此外，能夠降低在布線從襯底5300外部所設(shè)置的驅(qū)動器電路延伸的情況下的連接部分的連接的數(shù)量，并且能夠提高可靠性或產(chǎn)率。注意，作為一個不例，定時控制電路5305向第一掃描線驅(qū)動器電路5302提供第一掃描線驅(qū)動器電路的啟動信號(GSPl)和掃描線驅(qū)動器電路的時鐘信號(GCKl)。另外，例、如，定時控制電路5305向第二掃描線驅(qū)動器電路5303提供第二掃描線驅(qū)動器電路的啟動信號(GSP2)(又稱作啟動脈沖)和掃描線驅(qū)動器電路的時鐘信號(GCK2)。向信號線驅(qū)動器電路5304提供信號線驅(qū)動器電路的啟動信號(SSP)、信號線驅(qū)動器電路的時鐘信號(SCK)、視頻信號的數(shù)據(jù)(DATA)(又簡單地稱作視頻信號)和鎖存信號(LAT)。注意，各時鐘信號可以是具有不同相位的多個時鐘信號，或者可與反相時鐘信號(CKB) —起來提供。注意，能夠省略第一掃描線驅(qū)動器電路5302或者第二掃描線驅(qū)動器電路5303。圖7B中，具有低驅(qū)動頻率的電路(例如第一掃描線驅(qū)動器電路5302和第二掃描線驅(qū)動器電路5303)在與像素部分5301相同的襯底5300之上形成，并且信號線驅(qū)動器電路5304在與提供有像素部分5301的襯底不同的另一個襯底之上形成。與使用單晶半導(dǎo)體所形成的晶體管相比，這種結(jié)構(gòu)實現(xiàn)在襯底5300之上使用具有低場效應(yīng)遷移率的薄膜晶體管所形成的驅(qū)動器電路。相應(yīng)地，能夠?qū)崿F(xiàn)顯示裝置的尺寸的增加、步驟數(shù)量的減少、成本的降低、廣率的提聞等等。實施例I或2中所述的薄膜晶體管是η溝道TFT。圖8A和圖8B中，描述使用η溝 道TFT所形成的信號線驅(qū)動器電路的結(jié)構(gòu)和操作的示例。信號線驅(qū)動器電路包括移位寄存器5601和開關(guān)電路5602。開關(guān)電路5602包括多個開關(guān)電路5602_1至5602_Ν(Ν為自然數(shù))。開關(guān)電路5602_1至5602_Ν各包括多個薄膜晶體管2603_1至5603_k(k為自然數(shù))。描述其中薄膜晶體管5603_1至5603_k是η溝道TFT的示例。通過使用開關(guān)電路5602_1作為示例來描述信號線驅(qū)動器電路的連接關(guān)系。薄膜晶體管5603_1至5603_k的第一端子分別連接到布線5604_1至5604_k。薄膜晶體管5603_1至5603_k的第二端子分別連接到信號線SI至Sk。薄膜晶體管5603_1至5603_k的柵極連接到布線5605_1。移位寄存器5601具有向布線5605_1至5605_N依次輸出H電平信號(又稱作H信號或者高電源電位電平)的功能以及依次選擇開關(guān)電路5602_1至5602_N的功能。開關(guān)電路5602_1具有控制布線5604_1至5604_k與信號線SI至Sk之間的傳導(dǎo)狀態(tài)(第一端子與第二端子之間的傳導(dǎo))的功能，即，控制是否向信號線Si至Sk提供布線5604_1至5604_k的電位的功能。這樣，開關(guān)電路5602_1具有選擇器的功能。薄膜晶體管5603_1至5603_k具有控制布線5604_1至5604_k與信號線SI至Sk之間的傳導(dǎo)狀態(tài)的功能，即，分別向信號線SI至Sk提供布線5604_1至5604_k的電位的功能。這樣，薄膜晶體管5603_1至5603_k的每個用作開關(guān)。注意，視頻信號的數(shù)據(jù)(DATA)輸入到布線5604_1至5604_k。在許多情況下，視頻信號的數(shù)據(jù)(DATA)是與圖像數(shù)據(jù)或圖像信號對應(yīng)的模擬信號。接下來，參照圖SB的時序圖來描述圖8A所示的信號線驅(qū)動器電路的操作。圖SB中，不出信號Sout_l至Sout_N和信號Vdata_l至Vdata_k的不例。信號Sout_l至Sout_N是移位寄存器5601的輸出信號的示例，以及信號Vdata_l至Vdata_k分別是輸入到布線5604_1至5604_k的信號的示例。注意，信號線驅(qū)動器電路的一個操作期對應(yīng)于顯示裝置中的一個柵極選擇期。例如，一個柵極選擇期分為期間Tl至TN。期間Tl至TN是用于將視頻信號的數(shù)據(jù)(DATA)寫到所選行中的像素的期間。在期間Tl至TN中，移位寄存器5601向布線5605_1至5605_N依次輸出H電平信號。例如，在期間Tl，移位寄存器5601向布線5605_1輸出高電平信號。然后，薄膜晶體管5603_1至5603_k導(dǎo)通，使得布線5604_1至5604_k和信號線SI至Sk開始傳導(dǎo)。在這種情況下,Data (SI)至 Data (Sk)分別輸入到布線 5604_1 至 5604_k。Data (SI)至 Data (Sk)分別通過薄膜晶體管5603_1至5603_k輸入到所選行中的第一至第k列的像素。這樣，在期間Tl至TN中，視頻信號的數(shù)據(jù)(DATA)依次寫到所選行中的k列的像素。通過將視頻信號的數(shù)據(jù)(DATA)寫到多列的像素，能夠降低視頻信號的數(shù)據(jù)(DATA)的數(shù)量或者布線的數(shù)量。相應(yīng)地，能夠降低到外部電路的連接的數(shù)量。此外，通過每次將視頻信號寫到多列的像素，寫入時間能夠延長，并且能夠防止視頻信號的寫入的不足。注意，對于移位寄存器5601和開關(guān)電路5602，能夠使用采用實施例I或2中所述的薄膜晶體管來形成的電路。在那種情況下，移位寄存器5601中包含的所有晶體管能夠僅為η溝道晶體管或者僅為P溝道晶體管。將描述掃描線驅(qū)動器電路的結(jié)構(gòu)。掃描線驅(qū)動器電路包括移位寄存器。另外，在一些情況下，掃描線驅(qū)動器電路可包括電平移位器、緩沖器等。在掃描線驅(qū)動電路中，當(dāng)時 鐘信號(CLK)和起始脈沖信號(SP)輸入到移位寄存器時，生成選擇信號。所生成的選擇信號由緩沖器來緩沖和放大，并且將所產(chǎn)生的信號提供給對應(yīng)掃描線。一行的像素中的晶體管的柵電極連接到掃描線。由于一行的像素中的晶體管必須同時導(dǎo)通，所以使用能夠提供大電流量的緩沖器。參照圖9Α至圖9C以及圖IOA和圖IOB來描述用于掃描線驅(qū)動器電路和/或信號線驅(qū)動器電路的一部分的移位寄存器的一種模式。移位寄存器包括第一至第N脈沖輸出電路10_1至10_Ν(Ν為大于或等于3的自然數(shù))(參見圖9Α)。在圖9Α所示的移位寄存器中，第一時鐘信號CK1、第二時鐘信號CK2、第三時鐘信號CK3和第四時鐘信號CK4分別從第一布線11、第二布線12、第三布線13和第四布線14提供給第一至第N脈沖輸出電路10_1至10_Ν。啟動脈沖SPl (第一啟動脈沖)從第五布線15輸入到第一脈沖輸出電路10_1。向第二或后一級的第η脈沖輸出電路10_η(η為大于或等于2但小于或等于N的自然數(shù))輸入來自前一級的脈沖輸出電路的信號(這種信號稱作前一級信號OUT(η-I))。來自第一脈沖輸出電路10_1之后兩級的級中的第三脈沖輸出電路10_3的信號也輸入到第一脈沖輸出電路10_1。類似地，向第二或后一級中的第η脈沖輸出電路10_η輸入來自第η脈沖輸出電路10_η之后兩級的級中的第(η+2)脈沖輸出電路10_(η+2)的信號(這種信號稱作后一級信號OUT (η+2))。因此，相應(yīng)級中的脈沖輸出電路輸出將要輸入到相應(yīng)后續(xù)級的脈沖輸出電路和/或相應(yīng)脈沖輸出電路之前兩級的級中的脈沖輸出電路的第一輸出信號(OUT(I) (SR)至OUT (N) (SR))以及到其它布線的電連接的第二輸出信號(OUT(I)至OUT(N))等。注意，例如，由于下一級信號OUT(η+2)沒有輸入到如圖9Α所示的移位寄存器的最后兩級，所以來自第六布線16的第二啟動脈沖SP2和來自第七布線17的第三啟動脈沖SP3可分別輸入到最后一級之前的級以及最后一級。備選地，還可輸入在移位寄存器中生成的信號。例如，可采用一種結(jié)構(gòu)，其中設(shè)置沒有影響對像素部分的脈沖輸出的第(η+1)脈沖輸出電路10(η+1)和第(η+2)脈沖輸出電路10 (η+2)(這類電路又稱作啞級)，使得從啞級來生成用作第二啟動脈沖的信號(SP2)和用作第三啟動脈沖的信號(SP3)。注意，時鐘信號(CK)是每隔一定間隔在H電平與L電平信號(又稱作L信號或者低電源電位電平)之間交替的信號。在這里，將第一至第四時鐘信號(CKl)至(CK4)依次延遲四分之一周期。在這個實施例中，通過使用第一至第四時鐘信號(CKl)至(CK4)，執(zhí)行脈沖輸出電路的驅(qū)動的控制等。雖然時鐘信號按照對其輸入時鐘信號的驅(qū)動器電路來用作GCK或SCK，但是時鐘信號在這里描述為CK。第一輸入端子21、第二輸入端子22和第三輸入端子23電連接到第一至第四布線11至14的任意。例如，圖9A中，第一脈沖輸出電路10_1的第一輸入端子21電連接到第一布線11，第一脈沖輸出電路10_1的第二輸入端子22電連接到第二布線12,以及第一脈沖輸出電路10_1的第三輸入端子23電連接到第三布線13。另外，第二脈沖輸出電路10_2的第一輸入端子21電連接到第二布線12，第二脈沖輸出電路10_2的第二輸入端子22電連接到第三布線13，以及第二脈沖輸出電路10_2的第三輸入端子23電連接到第四布線14。
第一至第N脈沖輸出電路10_1至10_N的每個包括第一輸入端子21、第二輸入端子22、第三輸入端子23、第四輸入端子24、第五輸入端子25、第一輸出端子26以及第二輸出端子27 (參見圖9B)。在第一脈沖輸出電路10_1中,第一時鐘信號CKl輸入到第一輸入端子21,第二時鐘信號CK2輸入到第二輸入端子22,第三時鐘信號CK3輸入到第三輸入端子23,啟動脈沖輸入到第四輸入端子24,下一級信號OUT (3)輸入到第五輸入端子25,第一輸出信號OUT (I) (SR)從第一輸出端子26輸出，以及第二輸出信號OUT (I)從第二輸出端子27輸出。接下來參照圖9C來描述圖9B所示的脈沖輸出電路的特定電路結(jié)構(gòu)的示例。圖9C所示的脈沖輸出電路包括第一至第十一晶體管31至41。除了第一至第五輸入端子21至25、第一輸出端子26和第二輸出端子27之外,信號或電源電位還從對其提供第一高電源電位VDD的電源線51、對其提供第二高電源電位VCC的電源線52以及對其提供低電源電位VSS的電源線53提供給第一至第十一晶體管31至41。在這里，圖9C所示的電源線的電源電位之間的幅值關(guān)系按如下所述來設(shè)置第一電源電位VDD高于或等于第二電源電位VCC，以及第二電源電位VCC高于第三電源電位VSS。雖然第一至第四時鐘信號(CKl)至(CK4)是每隔一定間隔在H電平信號與L電平信號之間交替的信號,但是電位在時鐘信號處于H電平時為VDD，而電位在時鐘信號處于L電平時為VSS。注意，電源線51的電位VDD高于電源線52的電位VCC，使得對操作沒有影響，施加到晶體管的柵電極的電位能夠低，晶體管的閾值的偏移能夠降低，并且能夠抑制退化。圖9C中，第一晶體管31的第一端子電連接到電源線51，第一晶體管31的第二端子電連接到第九晶體管39的第一端子，以及第一晶體管31的柵電極電連接到第四輸入端子24。第二晶體管32的第一端子電連接到電源線53，第二晶體管32的第二端子電連接到第九晶體管39的第一端子，以及第二晶體管32的柵電極電連接到第四晶體管34的柵電極。第三晶體管33的第一端子電連接到第一輸入端子21，以及第三晶體管33的第二端子電連接到第一輸出端子26。第四晶體管34的第一端子電連接到電源線53，以及第四晶體管34的第二端子電連接到第一輸出端子26。第五晶體管35的第一端子電連接到電源線53，第五晶體管35的第二端子電連接到第二晶體管32的柵電極和第四晶體管34的柵電極，以及第五晶體管35的柵電極電連接到第四輸入端子24。第六晶體管36的第一端子電連接到電源線52，第六晶體管36的第二端子電連接到第二晶體管32的柵電極和第四晶體管34的柵電極，以及第六晶體管36的柵電極電連接到第五輸入端子25。第七晶體管37的第一端子電連接到電源線52，第七晶體管37的第二端子電連接到第八晶體管38的第二端子，以及第七晶體管37的柵電極電連接到第三輸入端子23。第八晶體管38的第一端子電連接到第二晶體管32的柵電極和第四晶體管34的柵電極，以及第八晶體管38的柵電極電連接到第二輸入端子22。第九晶體管39的第一端子電連接到第一晶體管31的第二端子和第二晶體管32的第二端子，第九晶體管39的第二端子電連接到第三晶體管33的柵電極和第十晶體管40的柵電極，以及第九晶體管39的柵電極電連接到電源線52。第十晶體管40的第一端子電連接到第一輸入端子21，第十晶體管40的第二端子電連接到第二輸出端子27，以及第十晶體管40的柵電極電連接到第九晶體管39的第二端子。第十一晶體管41的第一端子電連接到電源線53，第十一晶體管41的第二端子電連接到第二輸出端子27，以及第十一晶體管41的柵電極電連接到第二晶體管32的柵電極和第四晶體管34的柵電極。圖9C中，第三晶體管33的柵電極、第十晶體管40的柵電極和第九晶體管39的第二端子的連接部分稱作結(jié)點A。第二晶體管32的柵電極、第四晶體管34的柵電極、第五晶體管35的第二端子、第六晶體管36的第二端子、第八晶體管38的第一端子和第十一晶體管41的柵電極的連接部分是結(jié)點B(參見圖10A)。注意，薄膜晶體管是具有柵極、漏極和源極至少三個端子的元件。薄膜晶體管在漏區(qū)與源區(qū)之間具有溝道區(qū)，并且電流能夠流經(jīng)漏區(qū)、溝道區(qū)和源區(qū)。在這里，由于薄膜晶體管的源極和漏極可根據(jù)晶體管的結(jié)構(gòu)、操作條件等等而改變，所以難以定義哪一個是源極或漏極。因此，在一些情況下，用作源極或漏極的區(qū)域不稱作源極或漏極。在這種情況下，例如，源極和漏極其中之一可稱作第一端子，而其中的另一個可稱作第二端子。在這里，其中設(shè)置了圖IOA所示的多個脈沖輸出電路的移位寄存器的時序圖如圖IOB所示。注意，圖IOB中，當(dāng)移位寄存器是掃描線驅(qū)動器電路時，期間61是垂直回掃期間，并且期間62是柵極選擇期。注意，如圖IOA所示，當(dāng)設(shè)置具有對其施加第二電源電位VCC的柵極的第九晶體管39時，在自舉操作之前或之后存在下列優(yōu)點。沒有其柵電極提供有第二電源電位VCC的第九晶體管39，當(dāng)結(jié)點A的電位通過自舉操作來升高時，作為第一晶體管31的第二端子的源極的電位增加到高于第一電源電位VDD的值。然后，第一晶體管31的源極切換到第一端子側(cè)，即，電源線51側(cè)。因此，在第一晶體管31中，施加大偏壓量，并且因而大應(yīng)力施加在柵極與源極之間以及柵極與漏極之間，這會引起晶體管的退化。當(dāng)設(shè)置其柵電極提供有第二電源電位VCC的第九晶體管39時，結(jié)點A的電位通過自舉操作來升高，但是同時能夠防止第一晶體管31的第二端子的電位的增力口。換言之，通過第九晶體管39，施加在第一晶體管31的柵極與源極之間的負(fù)偏壓能夠降低。相應(yīng)地，通過這個實施例中的電路結(jié)構(gòu)，施加在第一晶體管31的柵極與源極之間的負(fù)偏壓能夠降低，使得因應(yīng)力引起的第一晶體管31的退化能夠得到抑制。注意，第九晶體管39可設(shè)置任何位置中，其中第九晶體管39通過第一端子和第二端子連接在第一晶體管31的第二端子與第三晶體管33的柵極之間。在移位寄存器包括這個實施例的多個脈沖輸出電路時，在具有比掃描線驅(qū)動器電路更多級數(shù)的信號線驅(qū)動器電路中可省略第九晶體管39，并且存在降低晶體管的數(shù)量的優(yōu)點。
注意，當(dāng)氧化物半導(dǎo)體用于第一至第十一晶體管31至41的半導(dǎo)體層時，薄膜晶體管的斷態(tài)電流能夠降低，通態(tài)電流和場效應(yīng)遷移率能夠增加，并且退化程度能夠降低，由此電路的故障能夠降低。與使用氧化物半導(dǎo)體所形成的晶體管以及使用非晶硅所形成的晶體管進(jìn)行比較，因高電位施加到柵電極引起的該晶體管的退化程度低。因此，甚至當(dāng)?shù)谝浑娫措娢籚DD提供給提供第二電源電位VCC的電源線時也能夠得到類似操作，并且能夠降低在電路之間引導(dǎo)的電源線的數(shù)量；因此能夠降低電路的尺寸。注意，甚至當(dāng)連接關(guān)系改變成使得從第三輸入端子23提供給第七晶體管37的柵電極的時鐘信號以及從第二輸入端子22提供給第八晶體管38的柵電極的時鐘信號分別從第二輸入端子22和第三輸入端子23來提供時，也得到類似功能。在這種情況下，在圖IOA所示的移位寄存器中，狀態(tài)從其中第七晶體管37和第八晶體管38均導(dǎo)通的狀態(tài)轉(zhuǎn)變成其中第七晶體管37關(guān)斷而第八晶體管38導(dǎo)通的狀態(tài)，并且然后轉(zhuǎn)變成其中第七晶體管37和第八晶體管38均關(guān)斷的狀態(tài)；因此，通過第七晶體管37的柵電極的電位的下降和第 八晶體管38的柵電極的電位的下降兩次引起因第二輸入端子22和第三輸入端子23的電位的下降而引起的節(jié)點B的電位的下降。另一方面，在圖IOA所示的移位寄存器中，狀態(tài)從其中第七晶體管和第八晶體管38均導(dǎo)通的狀態(tài)轉(zhuǎn)變成其中第七晶體管37導(dǎo)通而第八晶體管38關(guān)斷的狀態(tài)，并且然后轉(zhuǎn)變成其中第七晶體管37和第八晶體管38均關(guān)斷的狀態(tài)。相應(yīng)地，因第二輸入端子22和第三輸入端子23的電位的下降而引起的結(jié)點B的電位的下降降低到一，這通過第八晶體管38的柵電極的電位的下降引起。因此，連接關(guān)系、即時鐘信號CK3從第三輸入端子23提供給第七晶體管37的柵電極以及時鐘信號CK2從第二輸入端子22提供給第八晶體管38的柵電極是優(yōu)選的。那是因為能夠降低結(jié)點B的電位的變化次數(shù)，并且能夠降低噪聲。這樣，在第一輸出端子26的電位和第二輸出端子27的電位各保持在L電平的期間中，H電平信號定期提供給結(jié)點B ;因此，能夠抑制脈沖輸出電路的故障。注意，這個實施例中所述的結(jié)構(gòu)能夠與其它實施例中所述的結(jié)構(gòu)的任意適當(dāng)?shù)亟Y(jié)
口 ο[實施例4]制造實施例I或2中所述的薄膜晶體管，并且具有顯示功能的半導(dǎo)體器件(又稱作顯示裝置)能夠在像素部分以及還在驅(qū)動器電路中使用該薄膜晶體管來制造。此外，具有實施例I或2中所述的薄膜晶體管的驅(qū)動器電路的部分或全部在與像素部分相同的襯底之上形成，由此能夠得到面板上系統(tǒng)。顯示裝置包括顯示元件。作為顯示元件,能夠使用液晶元件(又稱作液晶顯示元件)或發(fā)光元件(又稱作發(fā)光顯示元件)。發(fā)光元件在其范疇內(nèi)包括其亮度通過電流或電壓來控制的元件，并且在其范疇內(nèi)具體包括無機(jī)電致發(fā)光(EL)元件、有機(jī)EL元件等等。此夕卜，能夠使用其對比度通過電效應(yīng)、如電子墨水來改變的顯示介質(zhì)。另外，顯示裝置包括其中密封顯示元件的面板以及其中包括控制器的IC等安裝到面板的模塊。此外，與顯示元件在顯示裝置的制造過程中完成之前的一個實施例對應(yīng)的元件襯底提供有用于將電流提供給多個像素的每個中的顯示元件的部件。具體來說，元件襯底可處于其中僅形成顯示元件的像素電極的狀態(tài)或者處于形成將要成為像素電極的導(dǎo)電膜之后但在蝕刻導(dǎo)電膜以形成像素電極之前的狀態(tài)，并且能夠具有任何模式。注意，本說明書中的顯示裝置表示圖像顯示裝置、顯示裝置或者光源(包括照明裝置)。此外，顯示裝置在其范疇內(nèi)包括下列模塊包括諸如柔性印刷電路(FPC)、帶式自動接合(TAB)帶或者附連的帶載封裝(TCP)之類的連接器的模塊；具有在其端部設(shè)置了印刷電路板的TAB帶或TCP的模塊；以及具有通過玻璃上芯片(COG)方法直接安裝到顯示元件上的集成電路(IC)的模塊。在這個實施例中，參照圖I IAl、圖11A2和圖IlB來描述與半導(dǎo)體器件的一種模式對應(yīng)的液晶顯不面板的外觀和截面。圖IlAl和圖11A2是面板的頂視圖,其中各包括實施例I和2中所述的In-Ga-Zn-O基膜作為氧化物半導(dǎo)體層的極可靠薄膜晶體管4010和4011和在第一襯底4001之上形成的液晶元件4013采用密封劑4005密封在第一襯底4001與第二襯底4006之間。圖IlB是沿圖IlAl和圖11A2的線條M-N所截取的截面圖。密封劑4005設(shè)置成使得圍繞設(shè)置在第一襯底4001之上的像素部分4002和掃描線驅(qū)動器電路4004。第二襯底4006設(shè)置在像素部分4002和掃描線驅(qū)動器電路4004之上。因此，像素部分4002和掃描線驅(qū)動器電路4004連同液晶層4008 —起由第一襯底4001、密封劑4005和第二襯底4006來密封。使用單獨制備的襯底之上的單晶半導(dǎo)體膜或多晶半導(dǎo)體膜來形成的信號線驅(qū)動器電路4003安裝在與第一襯底4001之上的密封劑4005所包圍 的區(qū)域不同的區(qū)域中。注意，對于單獨形成的驅(qū)動器電路的連接方法沒有具體限制，并且可使用COG方法、導(dǎo)線接合方法、TAB方法等等。圖IlAl示出其中信號線驅(qū)動電路4003通過COG方法來安裝的一個示例，而圖11A2示出其中信號線驅(qū)動電路4003通過TAB方法來安裝的一個示例。設(shè)置在第一襯底4001之上的像素部分4002和掃描線驅(qū)動電路4004的每個包括多個薄膜晶體管。圖IlB示出像素部分4002中包含的薄膜晶體管4010以及掃描線驅(qū)動電路4004中包含的薄膜晶體管4011。在薄膜晶體管4010和4011之上設(shè)置絕緣層4020和4021。包括作為實施例I和2中描述的氧化物半導(dǎo)體層的In-Ga-Zn-O基膜的極可靠薄膜晶體管的任意能夠用作薄膜晶體管4010和4011。在這個實施例中，薄膜晶體管4010和4011是η溝道薄膜晶體管。液晶元件4013中包含的像素電極層4030電連接到薄膜晶體管4010。液晶元件4013的對電極層4031設(shè)置在第二襯底4006上。其中像素電極層4030、對電極層4031和液晶層4008相互重疊的部分對應(yīng)于液晶元件4013。注意，像素電極層4030和對電極層4031分別提供有用作配向膜的絕緣層4032和絕緣層4033，并且液晶層4008隔著絕緣層4032和4033夾合在像素電極層4030與對電極層4031之間。雖然未示出，但是濾色件可設(shè)置在第一襯底4001側(cè)或者第二襯底4006偵U。注意，第一襯底4001和第二襯底4006能夠由玻璃、金屬(通常為不銹鋼)、陶瓷或塑料來形成。作為塑料，能夠使用玻璃纖維增強(qiáng)塑料(FRP)板、聚氟乙烯膜、聚酯膜或丙烯酸樹脂膜。另外，能夠使用具有其中鋁箔夾合在PVF膜或聚酯膜之間的結(jié)構(gòu)的片材。間隔件4035是通過有選擇地蝕刻絕緣膜所得到的柱狀間隔件，并且被設(shè)置以便控制像素電極層4030與對電極層4031之間的距離(單元間隙)。備選地，還可使用球形間隔件。另外，對電極層4031電連接到在與薄膜晶體管4010相同的襯底之上形成的公共電位線。借助于公共連接部分，對電極層4031和公共電位線能夠通過設(shè)置在一對襯底之間的導(dǎo)電微粒相互電連接。注意，導(dǎo)電微粒包含在密封劑4005中。
備選地，可使用對其不需要配向膜的呈現(xiàn)藍(lán)相的液晶。藍(lán)相是液晶相的一種，其在膽甾型液晶的溫度增加的同時恰好在膽 留型相變成各向同性相之前出現(xiàn)。由于藍(lán)相僅出現(xiàn)在窄溫度范圍中，所以包含大于或等于5重量百分比的手性試劑以使得改進(jìn)溫度范圍的液晶組成用于液晶層4008。包括呈現(xiàn)監(jiān)相的液晶和手性試劑的液晶組成具有大于或等于10微秒但小于或等于100微秒的短響應(yīng)時間，具有使得不需要配向過程的光學(xué)各向異性，并且具有小視角相關(guān)性。注意，雖然這個實施例中描述透射液晶顯示裝置的一個示例，但是本發(fā)明還能夠應(yīng)用于反射液晶顯示裝置或者透反射液晶顯示裝置。描述按照這個實施例的液晶顯示裝置的一個示例，其中起偏振片設(shè)置在襯底的外表面(觀看者側(cè))上，并且用于顯示元件的著色層和電極層設(shè)置在襯底的內(nèi)表面上；但是，起偏振片可設(shè)置在襯底的內(nèi)表面上。起偏振片和著色層的堆疊結(jié)構(gòu)并不局限于這個實施例，而是可根據(jù)起偏振片和著色層的材料或者制造過程的條件來適當(dāng)?shù)卦O(shè)置。此外，可提供用作黑矩陣的遮光膜。在這個實施例中，為了降低薄膜因晶體管引起的表面粗糙度以及提高薄膜晶體管的可靠性，在實施例I或2中得到的薄膜晶體管覆蓋有用作保護(hù)膜和平坦化絕緣膜的絕緣層(絕緣層4020和4021)。注意，保護(hù)膜設(shè)置成防止空氣中存在的諸如有機(jī)物質(zhì)、金屬和水分之類的污染雜質(zhì)進(jìn)入，并且優(yōu)選地是密集膜。保護(hù)膜可形成為具有使用氧化硅膜、氮化硅膜、氧氮化硅膜、氧化氮化硅膜、氧化鋁膜、氮化鋁膜、氧氮化鋁膜和氧化氮化鋁膜中的任意的單層結(jié)構(gòu)或堆疊層結(jié)構(gòu)。雖然這個實施例描述其中保護(hù)膜通過濺射方法來形成的示例，但是可使用任何其它方法。在這個實施例中，形成作為保護(hù)膜的具有堆疊層結(jié)構(gòu)的絕緣層4020。在這里，氧化硅膜通過濺射方法作為絕緣層4020的第一層來形成。氧化硅膜用作保護(hù)膜具有防止用作源和漏電極層的鋁膜的小丘的效果。作為保護(hù)膜的第二層，形成絕緣層。在這里，氮化硅膜通過濺射方法作為絕緣層4020的第二層來形成。氮化硅膜用作保護(hù)膜能夠防止鈉等的移動離子進(jìn)入半導(dǎo)體區(qū)，使得能夠抑制TFT的電特性的變化。在形成保護(hù)膜之后，可執(zhí)行氧化物半導(dǎo)體層的退火(高于或等于300°C但低于或等于 400°C )。形成作為平坦化絕緣膜的絕緣層4021。可使用諸如丙烯酸酯、聚酰亞胺、苯并環(huán)丁烯、聚酰胺或環(huán)氧樹酯之類的具有耐熱性的有機(jī)材料來形成絕緣層4021。除了這類有機(jī)材料，還有可能使用低介電常數(shù)材料(低k材料)、硅氧烷基樹脂、磷硅酸鹽玻璃(PSG)、硼磷硅玻璃(BPSG)等。注意，絕緣層4021可通過堆疊使用這些材料所形成的多個絕緣膜來形成。注意，硅氧烷基樹脂對應(yīng)于包括使用硅氧烷基材料作為起始材料所形成的Si-O-Si鍵的樹脂。硅氧烷基樹脂可包括有機(jī)基團(tuán)(例如烷基或芳基)或者氟基團(tuán)作為取代基。另外，有機(jī)基團(tuán)可包括氟基團(tuán)。對于形成絕緣層4021的方法沒有具體限制，并且取決于材料，能夠采用下列方法或方式諸如濺射方法、SOG方法、旋涂方法、浸涂方法、噴涂方法或微滴排放方法(例如噴墨方法、絲網(wǎng)印刷或膠印)之類的方法或者諸如刮刀、輥涂機(jī)、幕涂機(jī)或刮刀式涂層機(jī)之類的工具。在借助于液體材料來形成絕緣層4021的情況下，氧化物半導(dǎo)體層的退火(高于或等于300°C但低于或等于400°C )可與烘焙步驟同時執(zhí)行。絕緣層4021的烘焙步驟還用作氧化物半導(dǎo)體層的退火，由此能夠有效地制造半導(dǎo)體器件。能夠使用諸如包含氧化鶴的氧化銦、包含氧化鶴的氧化銦鋅、包含氧化鈦的氧化銦、包含氧化鈦的氧化銦錫、氧化銦錫(以下稱作ΙΤ0)、氧化銦鋅或者添加了氧化硅的氧化銦錫之類的透光導(dǎo)電材料來形成像素電極層4030和對電極層4031。包含導(dǎo)電高分子(又稱作導(dǎo)電聚合物)的導(dǎo)電組成能夠用于像素電極層4030和對電極層4031。使用導(dǎo)電組成所形成的像素電極優(yōu)選地具有小于或等于10000歐姆每平方的表面電阻以及在波長550nm的大于或等于70%的透光率。此外，導(dǎo)電組成中包含的導(dǎo)電 高分子的電阻率優(yōu)選地為小于或等于O. I Ω · cm。作為導(dǎo)電高分子，可使用所謂的π電子共軛導(dǎo)電聚合物。例如，能夠給出聚苯胺或其衍生物、聚吡咯或其衍生物、聚噻吩或其衍生物、它們的兩種或更多種的共聚物等等。此外，各種信號和電位從FPC 4018提供給單獨形成的信號線驅(qū)動器電路4003、掃描線驅(qū)動器電路4004或像素部分4002。在這個實施例中，連接端子電極4015使用用于液晶元件4013中包含的像素電極層4030的相同導(dǎo)電膜來形成。端子電極4016使用用于薄膜晶體管4010和4011的源和漏電極層的相同導(dǎo)電膜來形成。連接端子電極4015經(jīng)由各向異性導(dǎo)電膜4019電連接到FPC 4018中包含的端子。圖11Α1、圖11Α2和圖IlB示出其中信號線驅(qū)動器電路4003單獨形成并且安裝到第一襯底4001上的示例；但是，這個實施例并不局限于這個結(jié)構(gòu)。掃描線驅(qū)動器電路可單獨形成并且然后再安裝，或者只有信號線驅(qū)動器電路的一部分或者掃描線驅(qū)動器電路的一部分可單獨形成并且然后再安裝。圖12示出其中液晶顯示模塊作為半導(dǎo)體器件、使用采用實施例I或2中所述的薄膜晶體管來制造的TFT襯底2600來形成的示例。圖12示出液晶顯示模塊的一個示例，其中，TFT襯底2600和對襯底2601采用密封劑2602相互固定，并且包括TFT等的像素部分2603、包括液晶層的顯示元件2604和著色層2605設(shè)置在襯底之間以形成顯示區(qū)域。著色層2605是執(zhí)行彩色顯示所需的。在RGB系統(tǒng)中，為相應(yīng)像素提供與紅、綠和藍(lán)的顏色對應(yīng)的相應(yīng)著色層。起偏振片2606和2607以及擴(kuò)散板2613設(shè)置在TFT襯底2600和對襯底2601的外部。光源包括冷陰極管2610和反射板2611，并且電路襯底2612通過柔性線路板2609連接到TFT襯底2600的布線電路部分2608，并且包括諸如控制電路或電源電路之類的外部電路。起偏振片和液晶層可隔著推遲板來堆疊。液晶顯示模塊能夠采用扭轉(zhuǎn)向列(TN)模式、共面轉(zhuǎn)換(IPS)模式、邊緣場轉(zhuǎn)換(FFS)模式、多象限垂直配向(MVA)模式、圖案垂直配向(PVA)模式、軸向?qū)ΨQ定向微單元(ASM)模式、光學(xué)補(bǔ)償雙折射(OCB)模式、鐵電液晶(FLC)模式、反鐵電液晶(AFLC)模式等。通過上述過程，能夠制造作為半導(dǎo)體器件的極可靠液晶顯示面板。注意，這個實施例中所述的結(jié)構(gòu)能夠與其它實施例中所述的結(jié)構(gòu)的任意適當(dāng)?shù)亟Y(jié)
八
口 ο[實施例5]
在這個實施例中，將描述作為實施例I或?qū)嵤├?中所述的薄膜晶體管對其適用的半導(dǎo)體器件的電子紙的示例。圖13示出作為半導(dǎo)體器件的一個示例的有源矩陣電子紙。作為用于半導(dǎo)體器件的薄膜晶體管581，能夠應(yīng)用實施例I和2中所述的薄膜晶體管。圖13的電子紙是使用扭轉(zhuǎn)球顯示系統(tǒng)的顯示裝置的一個示例。扭轉(zhuǎn)球顯示系統(tǒng)指的是一種方法 ，其中，各以黑色和白色著色的球形微粒設(shè)置在作為用于顯示元件的電極層的第一電極層與第二電極層之間，并且電位差在第一電極層與第二電極層之間生成，以便控制球形微粒的取向，從而進(jìn)行顯示。在襯底580與襯底596之間密封的薄膜晶體管581是具有底柵結(jié)構(gòu)的薄膜晶體管，并且其源或漏電極層通過絕緣層584和585中形成的開口與第一電極層587相接觸，由此薄膜晶體管581電連接到第一電極層587。在第一電極層587與第二電極層588之間設(shè)置球形微粒589。各球形微粒589包括黑色區(qū)域590a和白色區(qū)域590b以及圍繞黑色區(qū)域590a和白色區(qū)域590b的填充有液體的空腔594。球形微粒589的圓周填充有諸如樹脂等的填充劑595 (參見圖13)。在這個實施例中,第一電極層587對應(yīng)于像素電極,而第二電極層588對應(yīng)于公共電極。第二電極層588電連接到設(shè)置在與薄膜晶體管581相同的襯底之上的公共電位線。借助于實施例I或2中所述的公共連接部分，第二電極層588能夠通過設(shè)置在一對襯底之間的導(dǎo)電微粒電連接到公共電位線。此外，還能夠使用電泳元件代替扭轉(zhuǎn)球。使用直徑大致大于或等于10 μ m但小于或等于200 μ m、其中封裝了透明液體、帶正電白色微粒和帶負(fù)電黑色微粒的微膠囊。在設(shè)置于第一電極層與第二電極層之間的微膠囊中，當(dāng)電場由第一電極層和第二電極層來施加時，白色微粒和黑色微粒移動到相對側(cè)，使得能夠顯示白色或黑色。使用這種原理的顯示元件是電泳顯示元件，并且一般稱作電子紙。電泳顯示元件具有比液晶顯示元件更高的反射率，因此輔助光是不必要的，功率消耗低，并且在昏暗位置能夠識別顯示部分。另外，甚至當(dāng)沒有向顯示部分提供電力時，也能夠保持曾經(jīng)已經(jīng)顯示的圖像。相應(yīng)地，即使具有顯示功能的半導(dǎo)體器件(可簡單地稱作顯示裝置或者提供有顯示裝置的半導(dǎo)體器件)遠(yuǎn)離電波源，也能夠存儲所顯示的圖像。通過上述過程，能夠?qū)崿F(xiàn)作為半導(dǎo)體器件的極可靠電子紙。注意，這個實施例中所述的結(jié)構(gòu)能夠與其它實施例中所述的結(jié)構(gòu)的任意適當(dāng)?shù)亟Y(jié)
入
口 ο[實施例6]在這個實施例中，將描述作為實施例I或2中所述的薄膜晶體管對其適用的半導(dǎo)體器件的發(fā)光顯示裝置的示例。作為顯示裝置中包含的顯示元件，在這里描述利用電致發(fā)光的發(fā)光元件。利用電致發(fā)光的發(fā)光元件按照發(fā)光材料是有機(jī)化合物還是無機(jī)化合物來分類。一般來說，前一種稱作有機(jī)EL元件，而后一種稱作無機(jī)EL元件。在有機(jī)EL元件中，通過向發(fā)光元件施加電壓，電子和空穴從一對電極單獨注入包含發(fā)光有機(jī)化合物的層，并且電流流動。載流子(即電子和空穴)復(fù)合，并且因而激發(fā)發(fā)光有機(jī)化合物。發(fā)光有機(jī)化合物從激發(fā)狀態(tài)返回到基態(tài)，由此發(fā)光。由于這種機(jī)制，這個發(fā)光元件稱作電流激發(fā)發(fā)光元件。無機(jī)EL元件按照其元件結(jié)構(gòu)分為分散類型無機(jī)EL元件和薄膜無機(jī)EL元件。分散類型無機(jī)EL元件具有發(fā)光層，其中發(fā)光材料的微粒在粘合劑中分散，并且其發(fā)光機(jī)制是利用施主級和受主級的施主-受主復(fù)合類型光發(fā)射。薄膜無機(jī)EL元件具有一種結(jié)構(gòu)，其中發(fā)光層夾合在介電層之間，并且其光發(fā)射機(jī)制是利用金屬離子的內(nèi)殼電子躍遷的定域類型光發(fā)射，其中介電層又夾合在電極之間。注意，在這里描述作為發(fā)光元件的有機(jī)EL元件的示例。圖14示出數(shù)字時間灰度驅(qū)動可適用的像素結(jié)構(gòu)的一個示例，作為本發(fā)明適用的半導(dǎo)體器件的示例。描述數(shù)字時間灰度驅(qū)動能夠適用的像素的結(jié)構(gòu)和操作。在這里，描述其中一個像素包括各在實施例I和2中描述并且各在溝道形成區(qū)中包含氧化物半導(dǎo)體層(In-Ga-Zn-O基膜)的兩個η溝道晶體管的示例。像素6400包括開關(guān)晶體管6401、驅(qū)動器晶體管6402、發(fā)光元件6404和電容器6403。開關(guān)晶體管6401的柵極連接到掃描線6406，開關(guān)晶體管6401的第一電極(源電極 和漏電極其中之一)連接到信號線6405，并且開關(guān)晶體管6401的第二電極(源電極和漏電極中的另一個)連接到驅(qū)動器晶體管6402的柵極。驅(qū)動器晶體管6402的柵極經(jīng)由電容器6403連接到電源線6407，驅(qū)動器晶體管6402的第一電極連接到電源線6407，并且驅(qū)動器晶體管6402的第二電極連接到發(fā)光兀件6404的第一電極(像素電極)。發(fā)光兀件6404的第二電極對應(yīng)于公共電極6408。公共電極6408電連接到設(shè)置在同一襯底之上的公共電位線。連接部分可用作公共連接部分。發(fā)光元件6404的第二電極(公共電極6408)設(shè)置成低電源電位。注意，低電源電位是參考設(shè)置到電源線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，例如可采用GND電位、OV等。高電源電位與低電源電位之間的電位差施加到發(fā)光元件6404，并且電流提供給發(fā)光元件6404，使得發(fā)光元件6404發(fā)光。在這里，為了使發(fā)光元件6404發(fā)光，各電位設(shè)置成使得高電源電位與低電源電位之間的電位差大于或等于發(fā)光兀件6404的正向閾值電壓。注意，驅(qū)動器晶體管6402的柵極電容器可用作電容器6403的替代，使得能夠省略電容器6403。驅(qū)動器晶體管6402的柵極電容可在溝道區(qū)與柵電極之間形成。在電壓-輸入電壓驅(qū)動方法的情況下，將視頻信號輸入到驅(qū)動器晶體管6402的柵極，使得驅(qū)動器晶體管6402處于充分導(dǎo)通或關(guān)斷的兩種狀態(tài)的任一種。也就是說，驅(qū)動器晶體管6402工作在線性區(qū)域。由于驅(qū)動器晶體管6402工作在線性區(qū)域，所以比電源線6407的電壓更大的電壓施加到驅(qū)動器晶體管6402的柵極。注意，大于或等于(電源線的電壓+驅(qū)動器晶體管6402的Vth)的電壓施加到信號線6405。在執(zhí)行模擬灰度驅(qū)動而不是數(shù)字時間灰度驅(qū)動的情況下，能夠通過改變信號輸入來使用與圖14相同的像素配置。在執(zhí)行模擬灰度驅(qū)動的情況下，大于或等于(發(fā)光元件6404的正向電壓+驅(qū)動器晶體管6402的Vth)的電壓施加到驅(qū)動器晶體管6402的柵極。發(fā)光元件6404的正向電壓表示得到預(yù)期亮度時的電壓，并且至少包括正向閾值電壓。驅(qū)動晶體管6402用以工作在飽和區(qū)域的視頻信號被輸入，使得電流能夠提供給發(fā)光元件6404。為了使驅(qū)動器晶體管6402工作在飽和區(qū)域，電源線6407的電位設(shè)置成大于驅(qū)動器晶體管6402的柵電位。當(dāng)使用模擬視頻信號時，有可能按照視頻信號將電流饋送到發(fā)光元件6404，并且執(zhí)行模擬灰度驅(qū)動。
注意，像素結(jié)構(gòu)并不局限于圖14所示。例如，開關(guān)、電阻器、電容器、晶體管、邏輯電路等可添加到圖14所示的像素。
接下來將參照圖15A至圖15C來描述發(fā)光元件的結(jié)構(gòu)。在這里，示出驅(qū)動器TFT是η溝道晶體管的情況，并且描述像素的截面結(jié)構(gòu)。用于圖15Α至圖15C所示的半導(dǎo)體器件的驅(qū)動器TFT的7001、7011和7021能夠按照與實施例I和2中所述的薄膜晶體管相似的方式來制造，并且是各包括作為氧化物半導(dǎo)體層的In-Ga-Zn-O基膜的極可靠薄膜晶體管。
為了抽取從發(fā)光元件所發(fā)射的光線，要求陽極和陰極中的至少一個透射光線。薄膜晶體管和發(fā)光元件在襯底之上形成。發(fā)光元件能夠具有頂部發(fā)光結(jié)構(gòu)，其中光發(fā)射通過與襯底側(cè)相對側(cè)的表面來抽?。坏撞堪l(fā)光結(jié)構(gòu)，其中光發(fā)射通過襯底側(cè)的表面來抽??；或者雙重發(fā)光結(jié)構(gòu)，其中光發(fā)射通過與襯底側(cè)相對側(cè)的表面和襯底側(cè)的表面來抽取。按照本發(fā)明的一個實施例的像素結(jié)構(gòu)能夠應(yīng)用于具有這些發(fā)光結(jié)構(gòu)的任意種類的發(fā)光元件。接下來將參照圖15Α來描述具有底部發(fā)光結(jié)構(gòu)的發(fā)光元件。圖15Α是在驅(qū)動器TFT 7011是η溝道晶體管并且發(fā)光元件7012中生成的光線被發(fā)射以經(jīng)過第一電極7013的情況下的像素的截面圖。圖15Α中，發(fā)光元件7012的第一電極層7013在電連接到驅(qū)動器TFT 7011的漏電極層的透光導(dǎo)電膜7017之上形成，并且EL層7014和第二電極7015按照該順序堆疊在第一電極7013之上。作為透光導(dǎo)電膜7017,能夠使用諸如包含氧化鶴的氧化銦、包含氧化鶴的氧化銦鋅、包含氧化鈦的氧化銦、包含氧化鈦的氧化銦錫、氧化銦錫、氧化銦鋅或者添加了氧化硅的氧化銦錫的膜之類的透光導(dǎo)電膜。各種材料的任意種類能夠用于發(fā)光兀件的第一電極7013。例如,在第一電極7013用作陰極時，具體來說，優(yōu)選地使用諸如Li或Cs之類的堿金屬、諸如Mg、Ca或Sr之類的堿土金屬、包含這些金屬的任意種類的合金(例如MG:Ag、Al:Li)或者諸如Yb或Er之類的稀土金屬等的具有低功函數(shù)的材料來形成第一電極7013。圖15A中，第一電極7013形成為具有足以透射光線的厚度(優(yōu)選地為大約5nm至30nm)。例如，厚度為20nm的鋁膜用作第一電極7013。備選地，透光導(dǎo)電膜和鋁膜可堆疊并且然后有選擇地蝕刻，以使得形成透光導(dǎo)電膜7017和第一電極7013。在這種情況下，蝕刻能夠使用相同掩模來執(zhí)行，這是優(yōu)選的。第一電極7013的周邊部分覆蓋有間隔7019。間隔7019能夠使用聚酰亞胺、丙烯酸酯、聚酰胺、環(huán)氧樹脂等的有機(jī)樹脂膜、無機(jī)絕緣膜或者有機(jī)聚硅氧烷來形成。特別優(yōu)選的是，間隔7019使用光敏樹脂材料來形成，以便在第一電極7013之上具有開口，使得開口的側(cè)壁作為具有連續(xù)曲率的斜面來形成。在光敏樹脂材料用于間隔7019的情況下，能夠省略形成抗蝕劑掩模的步驟。在第一電極7013和間隔7019之上形成的EL層7014可至少包括發(fā)光層，并且使用單層或者堆疊的多層來形成。當(dāng)EL層7014使用多層來形成時，電子注入層、電子傳輸層、發(fā)光層、空穴傳輸層和空穴注入層按照該順序堆疊在用作陰極的第一電極7013之上。注意，不是必須形成所有這些層。堆疊順序并不局限于上述堆疊順序，而是空穴注入層、空穴傳輸層、發(fā)光層、電子傳輸層和電子注入層可按照該順序堆疊在用作陽極的第一電極7013之上。但是，當(dāng)比較功率消耗時，優(yōu)選的是第一電極7013用作陰極，并且將電子注入層、電子傳輸層、發(fā)光層、空穴傳輸層和空穴注入層按照該順序堆疊在第一電極7013之上，因為能夠抑制驅(qū)動器電路部分的電壓升高，并且能夠降低功率消耗。作為在EL層7014之上形成的第二電極7015，能夠使用各種材料。例如，在第二電極7015用作陽極時，優(yōu)選地是使用諸如ZrN、Ti、W、Ni、Pt、Cr之類的具有高功函數(shù)的材料，或者諸如ITO、IZO或ZnO之類的透光導(dǎo)電材料。此外，擋光膜7016、例如阻擋光線的金屬、反射光線的金屬等設(shè)置在第二電極7015之上。在這個實施例中，ITO膜用作第二電極7015，并且Ti膜用作擋光膜7016。發(fā)光元件7012對應(yīng)于其中包括發(fā)光層的EL層7014夾合在第一電極7013與第二電極7015之間的區(qū)域。在圖15A所示的元件結(jié)構(gòu)的情況下，光線從發(fā)光元件7012發(fā)射到第一電極7013側(cè)，如箭頭所示。注意，圖15A中，從發(fā)光元件7012所發(fā)射的光線經(jīng)過濾色件層7033、絕緣層7032、氧化物絕緣層7031、柵絕緣層7060和襯底7010，以便發(fā)射到外部。 濾色件層7033通過微滴排放方法、諸如噴墨方法、印刷方法、借助于光刻技術(shù)的蝕刻方法等來形成。濾色件層7033覆蓋有覆蓋層7034，并且還覆蓋有保護(hù)絕緣層7035。雖然覆蓋層7034在圖15A中示為具有小厚度，但是覆蓋層7034具有借助于諸如丙烯酸樹脂之類的樹脂材料來降低濾色件層7033所引起的不平整的功能。在保護(hù)絕緣層7035和絕緣層7032中形成并且到達(dá)連接電極層7030的接觸孔設(shè)置在與間隔7019重疊的部分中。接下來將參照圖15B來描述具有雙重發(fā)光結(jié)構(gòu)的發(fā)光元件。圖15B中，發(fā)光元件7022的第一電極7023在電連接到驅(qū)動器TFT 7021的漏電極層的透光導(dǎo)電膜7027之上形成，并且EL層7024和第二電極7025按照該順序堆疊在第一電極7023之上。作為透光導(dǎo)電膜7027,能夠使用諸如包含氧化鶴的氧化銦、包含氧化鶴的氧化銦鋅、包含氧化鈦的氧化銦、包含氧化鈦的氧化銦錫、氧化銦錫、氧化銦鋅或者添加了氧化硅的氧化銦錫的膜之類的透光導(dǎo)電膜。各種材料的任意種類能夠用于第一電極7023。例如,在第一電極7023用作陰極時，具體來說，優(yōu)選地使用諸如Li或Cs之類的堿金屬、諸如Mg、Ca或Sr之類的堿土金屬、包含這些金屬的任意種類的合金(例如MG:Ag、Al:Li)或者諸如Yb或Er之類的稀土金屬等的具有低功函數(shù)的材料來形成第一電極7023。在這個實施例中，第一電極7023用作陰極，并且第一電極7023形成為具有足以透射光線的厚度(優(yōu)選地大約為5nm至30nm)。例如，厚度為20nm的鋁膜能夠用作陰極。備選地，透光導(dǎo)電膜和鋁膜可堆疊并且然后有選擇地蝕刻，以使得形成透光導(dǎo)電膜7027和第一電極7023。在這種情況下，蝕刻能夠使用相同掩模來執(zhí)行，這是優(yōu)選的。第一電極7023的周邊部分覆蓋有間隔7029。間隔7029能夠使用聚酰亞胺、丙烯酸酯、聚酰胺、環(huán)氧樹脂等的有機(jī)樹脂膜、無機(jī)絕緣膜或者有機(jī)聚硅氧烷來形成。特別優(yōu)選的是，間隔7029使用光敏材料來形成，以便在第一電極7023之上具有開口，使得開口的側(cè)壁作為具有連續(xù)曲率的斜面來形成。在光敏樹脂材料用于間隔7029的情況下，能夠省略形成抗蝕劑掩模的步驟。
在第一電極7023和間隔7029之上形成的EL層7024可至少包括發(fā)光層，并且使用單層或者堆疊的多層來形成。當(dāng)EL層7024使用多層來形成時，電子注入層、電子傳輸層、發(fā)光層、空穴傳輸層和空穴注入層按照該順序堆疊在用作陰極的第一電極7023之上。注意，不是必須形成所有這些層。堆疊順序并不局限于以上所述，而是第一電極7023用作陽極，并且空穴注入層、空穴傳輸層、發(fā)光層、電子傳輸層和電子注入層可按照該順序堆疊在第一電極7023之上。注意，當(dāng)比較功率消耗時，優(yōu)選的是第一電極7023用作陰極，并且 電子注入層、電子傳輸層、發(fā)光層、空穴傳輸層和空穴注入層按照該順序堆疊在陰極之上，因為能夠降低功率消耗。作為在EL層7024之上形成的第二電極7025，能夠使用各種材料。例如，在第二電極7025用作陽極時，優(yōu)選地是使用具有高功函數(shù)的材料、例如諸如ITO、IZO或ZnO之類的透光導(dǎo)電材料。在這個實施例中，第二電極7025用作陽極，并且形成包括氧化硅的ITO膜。發(fā)光元件7022對應(yīng)于其中包括發(fā)光層的EL層7024夾合在第一電極7023與第二電極7025之間的區(qū)域。在圖15B所示的元件結(jié)構(gòu)的情況下，從發(fā)光元件7022所發(fā)射的光線從第二電極7025側(cè)和第一電極7023側(cè)發(fā)射，如箭頭所示。注意，圖15B中，從發(fā)光元件7022發(fā)射到第一電極7023側(cè)的光線經(jīng)過濾色件層7043、絕緣層7042、氧化物絕緣層7041、柵絕緣層7070和襯底7010，以便發(fā)射到外部。濾色件層7043通過微滴排放方法、諸如噴墨方法、印刷方法、借助于光刻技術(shù)的蝕刻方法等來形成。濾色件層7043覆蓋有覆蓋層7044，并且還覆蓋有保護(hù)絕緣層7045。在保護(hù)絕緣層7045和絕緣層7042中形成并且到達(dá)連接電極層7040的接觸孔設(shè)置在與間隔7029重疊的部分中。注意，在使用具有雙重發(fā)光結(jié)構(gòu)的發(fā)光元件并且對兩個顯示表面執(zhí)行全色顯示的情況下，來自第二電極7025側(cè)的光線沒有經(jīng)過濾色件層7043 ;因此，提供有另一個濾色件層的密封襯底優(yōu)選地設(shè)置在第二電極7025上。接下來將參照圖15C來描述具有頂部發(fā)光結(jié)構(gòu)的發(fā)光元件。圖15C是在驅(qū)動器TFT 7001是η溝道TFT并且發(fā)光元件7002中生成的光線被發(fā)射以經(jīng)過第二電極7005的情況下的像素的截面圖。圖15C中，發(fā)光元件7002的第一電極層7003形成為電連接到驅(qū)動器TFT 7001的漏電極層，并且EL層7004和第二電極7005按照該順序堆疊在第一電極7003之上。第一電極7003能夠使用各種材料的任意種類來形成；例如，當(dāng)?shù)谝浑姌O7003用作陰極時，優(yōu)選的是使用具有低功函數(shù)的材料，例如諸如Li或Cs之類的堿金屬、諸如Mg、Ca或Sr之類的堿土金屬、包含這些金屬的任意種類的合金(例如Mg:Ag、Al:Li)或者諸如Yb或Er之類的稀土金屬。在第一電極7003和間隔7009之上形成的EL層7004可至少包括發(fā)光層，并且使用單層或者堆疊的多層來形成。當(dāng)EL層7004使用多層來形成時，通過將電子注入層、電子傳輸層、發(fā)光層、空穴傳輸層和空穴注入層按照該順序堆疊在第一電極7003之上,來形成EL層7004。注意，不是必須形成所有這些層。堆疊順序并不局限于上述堆疊順序，而是空穴注入層、空穴傳輸層、發(fā)光層、電子傳輸層和電子注入層可按照該順序堆疊在用作陽極的第一電極7003之上。圖15C中，空穴注入層、空穴傳輸層、發(fā)光層、電子傳輸層和電子注入層按照該順序堆疊在層壓膜之上，該層壓膜中Ti膜、鋁膜和Ti膜按照該順序堆疊。此外，形成Mg:Ag合金薄膜和ITO膜的堆疊層。注意，當(dāng)TFT 7001是η溝道晶體管時，優(yōu)選的是將電子注入層、電子傳輸層、發(fā)光層、空穴傳輸層和空穴注入層按照該順序堆疊在第一電極7003之上，因為能夠抑制驅(qū)動器電路的電壓的增加，并且能夠降低功率消耗。第二電極7005使用透光導(dǎo)電材料來形成；例如能夠使用包含氧化鎢的氧化銦、包含氧化鶴的氧化銦鋅、包含氧化鈦的氧化銦、包含氧化鈦的氧化銦錫、氧化銦錫、氧化銦鋅或者添加了氧化硅的氧化銦錫等的透光導(dǎo)電膜。
發(fā)光元件7002對應(yīng)于其中包括發(fā)光層的EL層7004夾合在第一電極7003與第二電極7005之間的區(qū)域。在圖15C所示的元件結(jié)構(gòu)的情況下，光線從發(fā)光元件7002發(fā)射到第二電極7005側(cè)，如箭頭所示。圖15C中，TFT 7001的漏電極層通過氧化物絕緣層7051、保護(hù)絕緣層7052和絕緣層7055中形成的接觸孔電連接到第一電極7003。平坦化絕緣層7053能夠使用諸如聚酰亞胺、丙烯酸酯、苯并環(huán)丁烯、聚酰胺或環(huán)氧樹酯之類的樹脂材料來形成。除了這類樹脂材料之外，還有可能使用低介電常數(shù)材料(低k材料)、硅氧烷基樹脂、磷硅酸鹽玻璃(PSG)、硼磷硅玻璃(BPSG)等。注意，可通過堆疊由這些材料所形成的多個絕緣膜，來形成平坦化絕緣層7053。對于用于形成平坦化絕緣層7053的方法沒有具體限制，并且平坦化絕緣層7053能夠根據(jù)材料、通過諸如濺射方法、SOG方法、旋涂方法、浸涂方法、噴涂或者微滴排放方法(例如噴墨方法、絲網(wǎng)印刷、或膠印等)之類的方法或者采用諸如刮刀、輥涂機(jī)、幕涂機(jī)或刮刀式涂層機(jī)之類的工具(設(shè)備)來形成。提供間隔7009，以使得將第一電極7003和相鄰像素的第一電極7003絕緣。間隔7009能夠使用聚酰亞胺、丙烯酸酯、聚酰胺、環(huán)氧樹脂等的有機(jī)樹脂膜、無機(jī)絕緣膜或者有機(jī)聚硅氧烷來形成。特別優(yōu)選的是，間隔7009使用光敏樹脂材料來形成，以便在第一電極7003之上具有開口，使得開口的側(cè)壁作為具有連續(xù)曲率的斜面來形成。在光敏樹脂材料用于間隔7009的情況下，能夠省略形成抗蝕劑掩模的步驟。在圖15C所示的結(jié)構(gòu)中，為了執(zhí)行全色顯示，發(fā)光元件7002、與發(fā)光元件7002相鄰的發(fā)光元件之一以及發(fā)光元件的另一個例如分別是綠色發(fā)射發(fā)光元件、紅色發(fā)射發(fā)光元件和藍(lán)色發(fā)射發(fā)光元件。備選地,除了三種發(fā)光元件之外，還可使用包括白色發(fā)射發(fā)光元件的四種發(fā)光元件來制造能夠進(jìn)行全色顯示的發(fā)光顯示裝置。在圖15C的結(jié)構(gòu)中，能夠進(jìn)行全色顯示的發(fā)光顯示裝置可按照如下方式來制造使得設(shè)置的所有多個發(fā)光元件為白色發(fā)射發(fā)光元件，并且具有濾色件等的密封襯底設(shè)置在發(fā)光元件7002之上。呈現(xiàn)單色、如白色的材料被形成并且與濾色件或顏色轉(zhuǎn)換層相結(jié)合，由此能夠執(zhí)行全色顯示。不用說，也能夠執(zhí)行單色光的顯示。例如，照明裝置可借助于白光發(fā)射來形成，或者背景色發(fā)光裝置(area-color light emitting device)可借助于單色光發(fā)射來形成。必要時，可設(shè)置光學(xué)膜、例如包括圓偏振片的起偏振膜。 注意，雖然有機(jī)EL元件在這里描述為發(fā)光元件，但是無機(jī)EL元件也能夠作為發(fā)光元件來提供。注意，描述其中控制發(fā)光元件的驅(qū)動的薄膜晶體管(驅(qū)動器TFT)電連接到發(fā)光元件的示例；但是可采用其中用于電流控制的TFT連接在驅(qū)動器TFT與發(fā)光元件之間的結(jié)構(gòu)。這個實施例中所述的半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)并不局限于圖15A至圖15C所示，而是能夠基于本發(fā)明的技術(shù)的精神通過各種方式來修改。接下來，參照圖16A和圖16B來描述對應(yīng)于實施例I或2中所述的薄膜晶體管對其適用的半導(dǎo)體器件的一個實施例的發(fā)光顯示面板(又稱作發(fā)光面板)的外觀和截面。圖 16A是其中在第一襯底之上形成的薄膜晶體管和發(fā)光元件采用密封劑密封在第一襯底與第二襯底之間的面板的頂視圖。圖16B是沿圖16A的線條H-I所截取的截面圖。密封劑4505設(shè)置成使得包圍設(shè)置在第一襯底4501之上的像素部分4502、信號線驅(qū)動器電路4503a和4503b以及掃描線驅(qū)動器電路4504a和4504b。另外，第二襯底4506設(shè)置在像素部分4502、信號線驅(qū)動器電路4503a和4503b以及掃描線驅(qū)動器電路4504a和4504b之上。相應(yīng)地，像素部分4502、信號線驅(qū)動器電路4503a和4503b以及掃描線驅(qū)動器電路4504a和4504b連同填充劑4507 —起通過第一襯底4501、密封劑4505和第二襯底4506來密封。優(yōu)選的是，面板采用保護(hù)膜(例如層壓膜或紫外線固化樹脂膜)或者具有高氣密和極小除氣的覆蓋材料來封裝(密封)，使得按照這種方式面板沒有暴露于外部空氣。在第一襯底4501之上形成的像素部分4502、信號線驅(qū)動器電路4503a和4503b以及掃描線驅(qū)動器電路4504a和4504b各包括多個薄膜晶體管，并且像素部分4502中包含的薄膜晶體管4510以及信號線驅(qū)動器電路4503a中包含的薄膜晶體管4509在圖16B中作為示例示出。包括作為實施例I和2中描述的氧化物半導(dǎo)體層的In-Ga-Zn-O基膜的極可靠薄膜晶體管的任意能夠用作薄膜晶體管4509和4510。在這個實施例中，薄膜晶體管4509和4510是η溝道薄膜晶體管。在絕緣層4544之上，導(dǎo)電層4540設(shè)置在與用于驅(qū)動器電路的薄膜晶體管4509的氧化物半導(dǎo)體層的溝道形成區(qū)重疊的位置中。通過將導(dǎo)電層4540設(shè)置成使得與氧化物半導(dǎo)體層的溝道形成區(qū)重疊，能夠降低在BT測試之前與之后之間的薄膜晶體管4509的閾值電壓的變化量。此外，導(dǎo)電層4540的電位可與薄膜晶體管4509的柵電極層的電位相等或不同。導(dǎo)電層4540還能夠用作第二柵電極層。備選地，導(dǎo)電層4540的電位可以是GND電位或0V，或者導(dǎo)電層4540可處于浮態(tài)。此外，參考標(biāo)號4511表不發(fā)光兀件。作為發(fā)光兀件4511中包含的像素電極的第一電極層4517電連接到薄膜晶體管4510的源或漏電極層。注意，發(fā)光元件4511的結(jié)構(gòu)是第一電極層4517、電致發(fā)光層4512和第二電極4513的堆疊層結(jié)構(gòu)，但是對該結(jié)構(gòu)沒有具體限制。發(fā)光元件4511的結(jié)構(gòu)能夠根據(jù)從發(fā)光元件4511抽取光線的方向等等適當(dāng)?shù)馗淖?。間隔4520使用有機(jī)樹脂膜、無機(jī)絕緣膜或有機(jī)聚硅氧烷來形成。特別優(yōu)選的是，間隔4520使用光敏材料來形成，并且在第一電極層4517上形成開口，以使得開口的側(cè)壁作為具有連續(xù)曲率的斜面來形成。電致發(fā)光層4512可采用單層或堆疊的多層來形成。保護(hù)膜可在第二電極層4513和間隔4520之上形成，以便防止氧、氫、水分、二氧化碳等進(jìn)入發(fā)光元件4511。作為保護(hù)膜，能夠形成氮化硅膜、氧化氮化硅膜、DLC膜等。
另外，各種信號和電位從FPC 4518a和4518b提供給信號線驅(qū)動器電路4503a和4503b、掃描線驅(qū)動器電路4504a和4504b或者像素部分4502。在這個實施例中，連接端子電極4515使用用于發(fā)光兀件4511中包含的第一電極層4517的相同導(dǎo)電膜來形成。端子電極4516使用用于薄膜晶體管4509和4510中包含的源和漏電極層的相同導(dǎo)電膜來形成。連接端子電極4515經(jīng)由各向異性導(dǎo)電膜4519電連接到FPC4518a中包含的端子。位于從發(fā)光兀件4511抽取光線的方向中的第二襯底應(yīng)當(dāng)具有透光性質(zhì)。在那種情況下，諸如玻璃板、塑料板、聚酯膜或丙烯酸酯膜之類的透光材料用于第二襯底。作為填充劑4507，除了諸如氮或氬之類的惰性氣體之外，還能夠使用紫外線固化樹脂或熱固樹脂。例如，能夠使用聚氯乙烯(PVC)、丙烯酸酯、聚酰亞胺、環(huán)氧樹脂、有機(jī)硅樹月旨、聚乙烯醇縮丁醛(PVB)或乙烯醋酸乙烯酯(EVA)。在這個實施例中，氮用于填充劑。另外，在需要時，諸如起偏振片、圓偏振片(包括橢圓偏振片)、推遲板(四分之一波片或半波片)或濾色件之類的光學(xué)膜可適當(dāng)?shù)卦O(shè)置在發(fā)光元件的發(fā)光表面上。此外，起偏振片或圓偏振片可提供有抗反射膜。例如，能夠執(zhí)行防眩光處理，通過該處理，反射光能夠經(jīng)由表面的凸出部分和凹陷部分來擴(kuò)散，以便降低眩光。信號線驅(qū)動器電路4503a和4503b以及掃描線驅(qū)動器電路4504a和4504b可作為使用單晶半導(dǎo)體膜或者多晶半導(dǎo)體膜在單獨制備的襯底之上形成的驅(qū)動器電路來安裝。另夕卜，只有信號線驅(qū)動器電路或其一部分或者掃描線驅(qū)動器電路或其一部分可單獨形成并且安裝。這個實施例并不局限于圖16B和圖16B所示的結(jié)構(gòu)。通過上述過程，能夠制造作為半導(dǎo)體器件的極可靠的發(fā)光顯示裝置(顯示面板)。注意，這個實施例中所述的結(jié)構(gòu)能夠與其它實施例中所述的結(jié)構(gòu)的任意適當(dāng)?shù)亟Y(jié)
合 ο[實施例7]實施例I或2所述的薄膜晶體管對其適用的半導(dǎo)體器件能夠用作電子紙。電子紙能夠用于各種領(lǐng)域的電子裝置，只要它們能夠顯示數(shù)據(jù)即可。例如，電子紙能夠應(yīng)用于電子書籍閱讀器(電子書)、海報、諸如火車之類的車輛中的廣告、諸如信用卡之類的各種卡的顯示器。電子裝置的示例如圖17A和圖17B以及圖18所示。圖17A示出使用電子紙的海報2631。在廣告介質(zhì)是印刷紙張的情況下，廣告由手工取代；但是，通過使用電子紙，廣告顯示能夠在短時間內(nèi)改變。此外，能夠在沒有顯示缺陷的情況下得到穩(wěn)定圖像。注意，海報可具有能夠無線傳送和接收數(shù)據(jù)的配置。圖17B示出諸如火車之類的車輛中的廣告2632。在廣告介質(zhì)是紙張的情況下，廣告由手工取代，但是在它是電子紙的情況下，不需要許多人力，并且廣告顯示能夠在短時間內(nèi)改變。此外，能夠在沒有顯示缺陷的情況下得到穩(wěn)定圖像。注意，車輛中的廣告可具有能夠無線傳送和接收數(shù)據(jù)的配置。圖18示出電子書閱讀器的一個示例。例如，電子書閱讀器2700包括兩個殼體，即殼體2701和殼體2703。殼體2701和殼體2703與鉸鏈2711結(jié)合，使得電子書閱讀器2700能夠采用鉸鏈2711作為軸來開啟和閉合。通過這種結(jié)構(gòu)，電子書閱讀器2700能夠像紙書
一樣進(jìn)行操作。
顯示部分2705和顯示部分2707分別結(jié)合在殼體2701和殼體2703中。顯示部分2705和顯示部分2707可顯示一個圖像或者不同圖像。在其中不同的圖像顯示于不同顯示部分的結(jié)構(gòu)中，例如右顯示部分(圖18中的顯示部分2705)能夠顯示文本，而左顯示部分(圖18中的顯示部分2707)能夠顯示圖像。在圖18所示的示例中，殼體2701提供有操作部分等。例如，殼體2701提供有電源開關(guān)2721、操作按鍵2723、喇叭2725等。通過操作按鍵2723能夠翻頁。注意，鍵盤、指針裝置等可設(shè)置在與殼體的顯示部分相同的表面上。此外，外部連接端子(耳機(jī)端子、USB端子、能夠連接到例如AC適配器和USB纜線等各種纜線的端子等等)、記錄介質(zhì)插入部分等等可設(shè)置在殼體的背面或側(cè)表面上。此外，電子書閱讀器2700可具有電子詞典的功能。電子書閱讀器2700可具有能夠無線傳送和接收數(shù)據(jù)的配置。通過無線通信，期望的書籍?dāng)?shù)據(jù)等等能夠從電子書籍服務(wù)器購買和下載。注意，這個實施例中所述的結(jié)構(gòu)能夠與其它實施例中所述的結(jié)構(gòu)的任意適當(dāng)?shù)亟Y(jié)
口 ο [實施例8]使用實施例I或2中所述的薄膜晶體管的半導(dǎo)體器件能夠應(yīng)用于各種電子電器(包括游戲機(jī))。電子裝置的示例是電視機(jī)(又稱作電視或電視接收器)、計算機(jī)等的監(jiān)視器、例如數(shù)碼相機(jī)或數(shù)字?jǐn)z像機(jī)等照相裝置、數(shù)碼相框、移動電話(又稱作移動電話手機(jī)或移動電話裝置)、便攜游戲控制臺、便攜信息終端、音頻再現(xiàn)裝置、例如彈球盤機(jī)等大型游戲機(jī)等等。圖19A示出電視機(jī)的一個示例。在電視機(jī)9600中，顯示部分9603結(jié)合在殼體9601中。顯示部分9603能夠顯示圖像。在這里，殼體9601由支架9605來支承。電視機(jī)9600能夠與殼體9601的操作開關(guān)或者獨立遙控器9610配合操作。頻道和音量能夠采用遙控器9610的操作按鍵9609來控制，使得能夠控制顯示部分9603顯示的圖像。此外，遙控器9610可提供有顯示部分9607，用于顯示從遙控器9610輸出的數(shù)據(jù)。注意，電視機(jī)9600提供有接收器、調(diào)制解調(diào)器等。借助于接收器，能夠接收一般電視廣播。此外，當(dāng)電視機(jī)9600通過有線或無線經(jīng)由調(diào)制解調(diào)器連接到通信網(wǎng)絡(luò)時，能夠執(zhí)行單向(從發(fā)送器到接收器)或雙向(在發(fā)送器與接收器之間或者在接收器之間)信息通 目。圖19Β示出數(shù)碼相框的一個示例。例如,在數(shù)碼相框9700中，顯示部分9703結(jié)合到殼體9701中。顯示部分9703能夠顯示各種圖像。例如，顯示部分9703能夠顯示采用數(shù)碼相機(jī)等拍攝的圖像的數(shù)據(jù)，并且用作標(biāo)準(zhǔn)相框。注意，數(shù)碼相框9700提供有操作部分、外部連接部分(例如USB端子、能夠連接到諸如USB纜線之類的各種纜線的端子等)、記錄介質(zhì)插入部分等等。雖然這些組件可設(shè)置在其上設(shè)置了顯示部分的表面，但對于數(shù)碼相框9700的設(shè)計，優(yōu)選的是將它們設(shè)置在側(cè)表面或背面。例如，將存儲采用數(shù)碼相機(jī)所拍攝的圖像的數(shù)據(jù)的存儲器插入數(shù)碼相框的記錄介質(zhì)插入部分，由此圖像數(shù)據(jù)可被傳遞以及然后在顯示部分9703上顯示。數(shù)碼相框9700可配置成無線傳送和接收數(shù)據(jù)?？刹捎闷渲袩o線傳遞期望的圖像數(shù)據(jù)以便顯示的該結(jié)構(gòu)。圖20Α是便攜游戲機(jī)，并且由殼體9881和殼體9891兩個殼體構(gòu)成，其中殼體9881和殼體9891與接合部分9893連接，使得便攜游戲機(jī)能夠開啟或折疊。顯示部分9882和顯示部分9883分別結(jié)合在殼體9881和殼體9891中。另外，圖20A所示的便攜游戲機(jī)提供有喇叭部分9884、記錄介質(zhì)插入部分9886、LED燈9890、輸入部件(操作按鍵9885、連接端子9887、傳感器9888 (具有測量力、位移、位置、速度、加速度、角速度、轉(zhuǎn)數(shù)、距離、光、液體、磁、溫度、化學(xué)物質(zhì)、聲音、時間、硬度、電場、電流、電壓、電力、輻射射線、流率、濕度、梯度、振動、氣味或紅外線的功能)和話筒9889)等等。不用說，便攜游戲機(jī)的結(jié)構(gòu)并不局限于以上所述，而是可采用至少提供有本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的其它結(jié)構(gòu)。便攜游戲機(jī)可適當(dāng)?shù)匕ㄆ渌浼D20A所示的便攜游戲機(jī)具有讀取記錄介質(zhì)中存儲的程序或數(shù)據(jù)以將其顯示于顯示部分的功能以及通過無線通信與另一個便攜游戲機(jī)共享信息的功能。注意，圖20A所示的便攜游戲機(jī)的功能并不局限于以上所述，而是便攜游戲機(jī)能夠具有各種功能。
圖20B示出作為大型游戲機(jī)的投幣機(jī)的一個示例。在投幣機(jī)9900中，顯示部分9903結(jié)合在殼體9901中。另外，投幣機(jī)9900包括例如起動桿或停止開關(guān)、投幣孔、喇叭等操作部件。不用說，投幣機(jī)9900的結(jié)構(gòu)并不局限于以上所述，而是可采用至少提供有本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的其它結(jié)構(gòu)。投幣機(jī)9900可適當(dāng)?shù)匕ㄆ渌浼?。圖21A示出移動電話的一個示例。移動電話1000包括結(jié)合在殼體1001中的顯示部分1002、操作按鈕1003、外部連接端口 1004、喇叭1005、話筒1006等等。當(dāng)采用手指等觸摸圖21A所示的顯示部分1002時，數(shù)據(jù)能夠輸入到移動電話1000。此外，例如撥打電話和寫郵件等操作可通過用手指等觸摸顯示部分1002來執(zhí)行。主要存在顯示部分1002的三種屏幕模式。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諸如文本之類的數(shù)據(jù)的輸入模式。第三模式是顯示和輸入模式，其中結(jié)合了顯不模式和輸入模式這兩種模式。例如，在撥打電話或者寫郵件的情況下，對顯示部分1002選擇主要用于輸入文本的文本輸入模式，使得能夠輸入在屏幕上顯示的文本。在那種情況下，優(yōu)選的是在顯示部分1002的屏幕的幾乎所有區(qū)域顯示鍵盤或數(shù)字按鈕。當(dāng)包括例如陀螺儀或加速傳感器等用于檢測傾斜的傳感器的檢測裝置設(shè)置在移動電話1000內(nèi)部時，顯示部分1002的屏幕中的顯示能夠通過確定移動電話1000的安裝方向(移動電話1000針對風(fēng)景模式或肖像模式是水平還是垂直放置)自動切換。屏幕模式通過觸摸顯示部分1002或者操作殼體1001的操作按鈕1003來切換。備選地，屏幕模式可根據(jù)顯示部分1002上顯示的圖像種類來切換。例如，當(dāng)顯示部分顯示的圖像的信號是運動圖像數(shù)據(jù)的信號時，屏幕模式切換到顯示模式。當(dāng)信號是文本數(shù)據(jù)的信號時，屏幕模式切換到輸入模式。此外，在輸入模式中，當(dāng)檢測到由顯示部分1002中的光學(xué)傳感器所檢測的信號的同時在某個時間段期間沒有執(zhí)行通過觸摸顯示部分1002進(jìn)行的輸入時，屏幕模式可控制成使得從輸入模式切換到顯示模式。顯示部分1002可用作圖像傳感器。例如，掌紋、指紋等的圖像在用手掌或手指觸摸顯示部分1002時來拍攝，由此能夠執(zhí)行人物識別。此外，通過在顯示部分提供背光或者發(fā)出近紅外光的感測光源，能夠拍攝指靜脈、掌靜脈等的圖像。圖21B還示出移動電話的一個示例。圖21B中的移動電話包括顯示裝置9410,其中顯示部分9412和操作按鈕9413包含在殼體9411中；以及通信裝置9400，其中操作按鈕9402、外部輸入終端9403、話筒9404、喇叭9405和在接收到呼叫時發(fā)光的發(fā)光部分9406包含在殼體9401中。具有顯示功能的顯示裝置9410可在如箭頭所示的兩個方向與具有電話功能的通信裝置9400分離或附連。因此，顯示裝置9410的短軸能夠附連到通信裝置9400的短軸，并且顯示裝置9410的長軸能夠附連到通信裝置9400的長軸。另外，當(dāng)僅需要顯示功能時，顯示裝置9410能夠與通信裝置9400分離并且單獨使用。圖像或輸入信息能夠通過各具有可充電電池的通信裝置9400與顯示裝置9410之間的無線或有線通信來傳送或接收。注意，這個實施例中所述的結(jié)構(gòu)能夠與其它實施例中所述的結(jié)構(gòu)的任意適當(dāng)?shù)亟Y(jié)
口 ο [實施例9]在這個實施例中，使用科學(xué)計算結(jié)果來描述在非晶氧化物半導(dǎo)體層的情況與結(jié)晶氧化物半導(dǎo)體層的情況之間的氧在氧化物半導(dǎo)體層與金屬層(導(dǎo)電層)或者氧化物絕緣層相接觸時移動的現(xiàn)象的差別。圖24是其中在作為本發(fā)明的一個實施例的薄膜晶體管的結(jié)構(gòu)中氧化物半導(dǎo)體層與用作源電極層和漏電極層的金屬層以及氧化物絕緣層相接觸的狀態(tài)的示意圖。箭頭的方向指示在它們相互接觸的狀態(tài)中或者在它們被加熱的狀態(tài)中的氧的移動方向。當(dāng)氧空位發(fā)生時，i型氧化物半導(dǎo)體層具有η型導(dǎo)電，而當(dāng)氧供應(yīng)過度時，氧空位所引起的η型氧化物半導(dǎo)體層成為i型氧化物半導(dǎo)體層。這個效果用于實際裝置過程中，并且在與用作源電極層和漏電極層的金屬層相接觸的氧化物半導(dǎo)體層中，氧被拉取到金屬偵牝并且氧空位在與金屬層相接觸的區(qū)域的一部分中(在小厚度的情況下，沿膜厚度方向在整個區(qū)域中)發(fā)生，由此氧化物半導(dǎo)體層成為η型氧化物半導(dǎo)體層，并且能夠得到與金屬層的有利接觸。另外，氧從氧化物絕緣層提供到與氧化物絕緣層相接觸的氧化物半導(dǎo)體層，并且與氧化物絕緣層相接觸的氧化物半導(dǎo)體層的區(qū)域的一部分(在小厚度的情況，在沿膜厚度方向的整個區(qū)域中)包含過剩氧以成為i型區(qū)域，由此氧化物半導(dǎo)體層成為i型氧化物半導(dǎo)體層，并且用作薄膜晶體管的溝道形成區(qū)。在本發(fā)明的一個實施例中，在氧化物半導(dǎo)體層與用作源電極層和漏電極層的金屬層以及氧化物絕緣層相接觸的區(qū)域中，形成結(jié)晶區(qū)，并且該區(qū)域處于非晶狀態(tài)的情況與該區(qū)域為結(jié)晶區(qū)的情況之間的氧移動狀態(tài)的差別通過科學(xué)計算來檢查。用于科學(xué)計算的模型具有In-Ga-Zn-O基非晶結(jié)構(gòu)和In-Ga-Zn-O基晶體結(jié)構(gòu)。在每個模型中，矩形固體的縱向的區(qū)域之一與另一區(qū)域相比(參見圖25A和圖25B)為缺氧10%。該計算是比較在650°C的加速條件下在10納秒之后的In-Ga-Zn-O基非晶結(jié)構(gòu)和In-Ga-Zn-O基晶體結(jié)構(gòu)中的氧分布。在表I和表2中示出相應(yīng)條件。表I
結(jié)構(gòu)條件
原子數(shù)317(氧=192)晶格常數(shù)a=b=1.3196 nm, c=2.601 nm, α=β=90。，
γ=120°
密度6.23 g/cm3
表 權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體器件，包括 柵電極層； 所述柵電極層之上的柵絕緣層； 所述柵絕緣層之上的氧化物半導(dǎo)體層； 與所述氧化物半導(dǎo)體層的一部分相接觸的氧化物絕緣層；以及 與所述氧化物半導(dǎo)體層的一部分相接觸的源電極層和漏電極層， 其中，在所述氧化物半導(dǎo)體層中，所述源電極層與所述氧化物絕緣層之間的區(qū)域以及所述漏電極層與所述氧化物絕緣層之間的區(qū)域各具有小于與所述源電極層重疊的區(qū)域、與所述氧化物絕緣層重疊的區(qū)域和與所述漏電極層重疊的區(qū)域的每個的厚度。
2.如權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體器件，其中，所述氧化物絕緣層從由氧化硅膜、氧化氮化 硅膜、氧化鋁膜和氧氮化鋁膜所組成的組中選取。
3.如權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體器件，其中，所述氧化物半導(dǎo)體層包含銦、鎵和鋅。
4.一種半導(dǎo)體器件，包括 柵電極層； 所述柵電極層之上的柵絕緣層； 所述柵絕緣層之上的氧化物半導(dǎo)體層； 與所述氧化物半導(dǎo)體層的一部分相接觸的氧化物絕緣層；以及 與所述氧化物半導(dǎo)體層的一部分相接觸的源電極層和漏電極層， 其中，在所述氧化物半導(dǎo)體層中，所述源電極層與所述氧化物絕緣層之間的區(qū)域以及所述漏電極層與所述氧化物絕緣層之間的區(qū)域各具有小于與所述源電極層重疊的區(qū)域、與所述氧化物絕緣層重疊的區(qū)域和與所述漏電極層重疊的區(qū)域的每個的厚度，并且其中與所述氧化物絕緣層相接觸的所述氧化物半導(dǎo)體層的表面部分具有結(jié)晶區(qū)。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述氧化物絕緣層從由氧化硅膜、氧化氮化硅膜、氧化鋁膜和氧氮化鋁膜所組成的組中選取。
6.如權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體器件，其中，所述氧化物半導(dǎo)體層包含銦、鎵和鋅。
7.如權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體器件，其中，c軸取向為沿垂直于所述氧化物半導(dǎo)體層的表面的方向的納米晶在所述結(jié)晶區(qū)中形成。
8.一種顯示裝置，包括 襯底之上的像素部分和驅(qū)動器電路部分，所述像素部分和所述驅(qū)動器電路部分各包括薄膜晶體管， 其中，所述薄膜晶體管包括 柵電極層； 所述柵電極層之上的柵絕緣層； 所述柵絕緣層之上的氧化物半導(dǎo)體層； 與所述氧化物半導(dǎo)體層的一部分相接觸的氧化物絕緣層；以及 與所述氧化物半導(dǎo)體層的一部分相接觸的源電極層和漏電極層， 其中，在所述氧化物半導(dǎo)體層中，所述源電極層與所述氧化物絕緣層之間的區(qū)域以及所述漏電極層與所述氧化物絕緣層之間的區(qū)域各具有小于與所述源電極層重疊的區(qū)域、與所述氧化物絕緣層重疊的區(qū)域和與所述漏電極層重疊的區(qū)域的每個的厚度。
9.如權(quán)利要求8所述的顯示裝置，其中，所述氧化物絕緣層從由氧化硅膜、氧化氮化硅膜、氧化鋁膜和氧氮化鋁膜所組成的組中選取。
10.如權(quán)利要求8所述的顯示裝置，其中，所述氧化物半導(dǎo)體層包含銦、鎵和鋅。
11.一種顯示裝置，包括 襯底之上的像素部分和驅(qū)動器電路部分，所述像素部分和所述驅(qū)動器電路部分各包括薄膜晶體管， 其中，所述薄膜晶體管包括 柵電極層； 所述柵電極層之上的柵絕緣層； 所述柵絕緣層之上的氧化物半導(dǎo)體層； 與所述氧化物半導(dǎo)體層的一部分相接觸的氧化物絕緣層；以及 與所述氧化物半導(dǎo)體層的一部分相接觸的源電極層和漏電極層， 其中，在所述氧化物半導(dǎo)體層中，所述源電極層與所述氧化物絕緣層之間的區(qū)域以及所述漏電極層與所述氧化物絕緣層之間的區(qū)域各具有小于與所述源電極層重疊的區(qū)域、與所述氧化物絕緣層重疊的區(qū)域和與所述漏電極層重疊的區(qū)域的每個的厚度，并且其中與所述氧化物絕緣層相接觸的所述氧化物半導(dǎo)體層的表面部分具有結(jié)晶區(qū)。
12.如權(quán)利要求11所述的顯示裝置，其中，所述氧化物絕緣層從由氧化硅膜、氧化氮化硅膜、氧化鋁膜和氧氮化鋁膜所組成的組中選取。
13.如權(quán)利要求11所述的顯示裝置，其中，所述氧化物半導(dǎo)體層包含銦、鎵和鋅。
14.如權(quán)利要求11所述的顯示裝置，其中，c軸取向為沿垂直于所述氧化物半導(dǎo)體層的表面的方向的納米晶在所述結(jié)晶區(qū)中形成。
15.一種電子電器，其中使用如權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體器件。
16.一種電子電器，其中使用如權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體器件。
17.一種電子電器，其中使用如權(quán)利要求8所述的顯示裝置。
18.一種電子電器，其中使用如權(quán)利要求11所述的顯示裝置。
全文摘要
溝道保護(hù)薄膜晶體管中，其中溝道形成區(qū)使用氧化物半導(dǎo)體來形成，通過熱處理來脫水或脫氫的氧化物半導(dǎo)體層用作活性層，包括納米晶的結(jié)晶區(qū)包含在溝道形成區(qū)的表面部分中，并且其余部分是非晶的或者由非晶質(zhì)/非晶體和微晶體的混合物來形成，其中非晶區(qū)點綴有微晶體。通過使用具有這種結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體層，能夠防止由于水分進(jìn)入表面部分或者從表面部分消除氧所引起的轉(zhuǎn)變成n型以及防止寄生溝道的生成，并且能夠降低與源和漏電極的接觸電阻。
文檔編號G02F1/1368GK102648524SQ201080045818
公開日2012年8月22日 申請日期2010年9月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月8日
發(fā)明者坂倉真之, 坂田淳一郎, 宮永昭治, 山崎舜平, 岸田英幸, 廣橋拓也, 渡邊了介, 秋元健吾 申請人:株式會社半導(dǎo)體能源研究所