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、使用所述半導(dǎo)體器件的顯示裝置、及其制造方法。
背景技術(shù)：
近些年來，以液晶顯示器為代表的液晶顯示裝置逐漸普及。作為液晶顯示器，經(jīng)常使用配置有像素的有源矩陣液晶顯示裝置，每個像素都包括薄膜晶體管(TFT)。在包含于有源矩陣液晶顯示裝置中的薄膜晶體管中，非晶硅或多晶硅被用作有源層。雖然使用非晶硅的薄膜晶體管具有低場效應(yīng)遷移率，但是它易于被形成于大尺寸襯底諸如大的玻璃襯底的上方。另一方面，雖然使用多晶硅的薄膜晶體管具有高場效應(yīng)遷移率，但是使用多晶硅在大尺寸襯底諸如大的玻璃襯底的上方形成薄膜晶體管要耗費(fèi)大量時間，這是因為需要晶化過程，諸如激光退火。鑒于上述問題，使用氧化物半導(dǎo)體而非上述硅材料制造薄膜晶體管并且應(yīng)用于電子器件或光學(xué)器件的技術(shù)已受到關(guān)注。例如，專利文獻(xiàn)I和專利文獻(xiàn)2公開了使用氧化鋅或In-Ga-Zn-O類氧化物半導(dǎo)體作為氧化物半導(dǎo)體薄膜來制造薄膜晶體管并且將此類晶體管用作圖像顯示裝置的開關(guān)元件等的技術(shù)。[引用文獻(xiàn)列表][專利文獻(xiàn)][專利文獻(xiàn)I]日本特開2007-123861[專利文獻(xiàn)2]日本特開2007-96055在溝道形成區(qū)中使用氧化物半導(dǎo)體的薄膜晶體管的場效應(yīng)遷移率大約為使用非晶硅的薄膜晶體管的場效應(yīng)遷移率的10到100倍。氧化物半導(dǎo)體膜可以在300°C或更低溫度下通過濺射法等方法形成。其制造工藝比使用多晶硅的薄膜晶體管更容易。因而，即使在使用大尺寸襯底的情況中，顯示裝置的像素部分和外圍驅(qū)動電路也可以被形成于相同襯底之上。在有源矩陣液晶顯示裝置中，因為在短暫的柵開關(guān)期間中電壓被施加于液晶層并且電被存儲于存儲電容中，所以需要大驅(qū)動電流。特別地，在具有大屏幕的液晶顯示裝置或者高清晰度液晶顯示裝置中，需要大驅(qū)動電流。因此，用作開關(guān)元件的薄膜晶體管優(yōu)選地具有高場效應(yīng)遷移率。然而，使用氧化物半導(dǎo)體的薄膜晶體管的場效應(yīng)遷移率低于使用多晶硅的薄膜晶體管，這種使用多晶硅的薄膜晶體管通常被用于液晶顯示裝置的驅(qū)動電路
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實施方式的目的是改善使用氧化物半導(dǎo)體的薄膜晶體管的場效應(yīng)遷移率。本發(fā)明的實施方式的另一個目的是抑制具有改善了的場效應(yīng)遷移率的薄膜晶體管在截止電流上的增加。本發(fā)明的實施方式的又一個目的是提供包括使用氧化物半導(dǎo)體的薄膜晶體管的顯示裝置。根據(jù)本發(fā)明的實施方式，在薄膜晶體管的形成中，使用氧化物半導(dǎo)體層，并在氧化物半導(dǎo)體層和柵絕緣層之間形成具有比氧化物半導(dǎo)體層更高的導(dǎo)電率和更小的厚度的半導(dǎo)體層。本發(fā)明的一個實施方式是一種半導(dǎo)體器件，包括:柵電極層；位于柵電極層上方的柵絕緣層；位于柵絕緣層上方的半導(dǎo)體層；位于半導(dǎo)體層上方的氧化物半導(dǎo)體層；和位于氧化物半導(dǎo)體層上方的源電極層和漏電極層，其中氧化物半導(dǎo)體層為包含銦、鎵、和鋅的氧化物半導(dǎo)體層；半導(dǎo)體層的厚度小于氧化物半導(dǎo)體層的厚度；半導(dǎo)體層的導(dǎo)電率高于氧化物半導(dǎo)體層的導(dǎo)電率；并且氧化物半導(dǎo)體層與源電極層和漏電極層電氣連接。本發(fā)明的另一個實施方式是一種半導(dǎo)體器件，包括:柵電極層；位于柵電極層上方的柵絕緣層；位于柵絕緣層上方的半導(dǎo)體層；位于半導(dǎo)體層上方的氧化物半導(dǎo)體層；位于氧化物半導(dǎo)體層上方的具有n型導(dǎo)電性的緩沖層；和位于緩沖層上方的源電極層和漏電極層，其中氧化物半導(dǎo)體層和緩沖層為氧化物半導(dǎo)體層，其每個都包含銦、鎵、和鋅；緩沖層的載流子濃度高于氧化物半導(dǎo)體層的載流子濃度；半導(dǎo)體層的厚度小于氧化物半導(dǎo)體層的厚度；半導(dǎo)體層的導(dǎo)電率高于氧化物半導(dǎo)體層的導(dǎo)電率；緩沖層的導(dǎo)電率高于半導(dǎo)體層的導(dǎo)電率；并且氧化物半導(dǎo)體層與源電極層和漏電極層經(jīng)由緩沖層電連接。注意，半導(dǎo)體層優(yōu)選地為包含銦、鎵、和鋅的氧化物半導(dǎo)體層。半導(dǎo)體層的導(dǎo)電率優(yōu)選地高于1.0X10_3S/cm。氧化物半導(dǎo)體層優(yōu)選地具有位于源電極層和漏電極層之間并且厚度小于與源電極層和漏電極層重疊的區(qū)域的厚度的區(qū)域。緩沖層的載流子濃度優(yōu)選地為I X IO1Vcm3或更高，而氧化物半導(dǎo)體層的載流子濃度優(yōu)選地低于I X 1017/cm3。本發(fā)明的另一個實施方式是一種用于制造半導(dǎo)體器件的方法，包括以下步驟:在襯底上方形成柵電極層；在柵電極層上方形成柵絕緣層；在柵絕緣層上方通過濺射法形成包含銦、鎵、和鋅的第一氧化物半導(dǎo)體膜；通過濺射法在第一氧化物半導(dǎo)體膜上方形成包含銦、鎵、和鋅的第二氧化物半導(dǎo)體膜；蝕刻第一氧化物半導(dǎo)體膜和第二氧化物半導(dǎo)體膜以形成半導(dǎo)體層和島狀的第二氧化物半導(dǎo)體膜；在半導(dǎo)體層和島狀的第二氧化物半導(dǎo)體膜上方形成導(dǎo)電層；以及蝕刻島狀的第二氧化物半導(dǎo)體膜和導(dǎo)電層以形成氧化物半導(dǎo)體層以及源電極層和漏電極層，其中，使用于形成第一氧化物半導(dǎo)體膜的成膜氣體中氧氣流量的比例低于用于形成第二氧化物半導(dǎo)體膜的成膜氣體中氧氣流量的比例。注意，用于形成第一氧化物半導(dǎo)體膜的成膜氣體中氧氣流量的比例優(yōu)選地低于10體積％，而用于形成第二氧化物半導(dǎo)體膜的成膜氣體中氧氣流量的比例優(yōu)選地為10體積％或更高。另外，優(yōu)選地在氬氣氛中形成第一氧化物半導(dǎo)體膜，而優(yōu)選地在氬氣和氧氣的氣氛中形成第二氧化物半導(dǎo)體膜。此外，優(yōu)選地，在氧化物半導(dǎo)體層中，在源電極層和漏電極層之間配置厚度小于與源電極層和漏電極層重疊的區(qū)域的厚度的區(qū)域。作為本說明書中所用的氧化物半導(dǎo)體，形成包括組成化學(xué)式用InMO3(ZnO)m (m>0)表示的材料的薄膜，并制造包括所述薄膜的薄膜晶體管。注意，M表示選自鎵(Ga)、鐵(Fe )、鎳(Ni)、錳(Mn)、和鈷(Co)中的一種或多種金屬元素。除了只包括Ga作為M的情況外，還有作為M包含Ga和除Ga外的上述金屬元素的情況，例如，Ga和Ni或Ga和Fe。另外，在氧化物半導(dǎo)體中，有些情況下，除了所包含的作為M的元素外，作為雜質(zhì)元素，還包含諸如Fe或Ni的過渡金屬元素或者過渡金屬元素的氧化物。在本說明書中，這種薄膜也被稱為“ In-Ga-Zn-O類非單晶膜”。利用X光衍射(XRD )在In-Ga-Zn-O類非單晶膜中觀察到非晶結(jié)構(gòu)。注意，在利用濺射法成膜之后，在200°C到500°C下、優(yōu)選地300°C到400°C下，對所檢驗的樣品的In-Ga-Zn-O類非單晶膜進(jìn)行10分鐘到100分鐘的熱處理。另外，可以制造具有諸如在±20V柵電壓下大于或等于IO9的通/斷比和大于或等于10的遷移率的電特性的薄膜晶體管。注意，本說明書中的序數(shù)諸如“第一”和“第二”是為了方便而使用，并不代表步驟順序和層的層疊順序。另外，本說明書中的序數(shù)不代表限定本發(fā)明的特定名稱。注意，本說明書中的半導(dǎo)體器件表示可以通過使用半導(dǎo)體特性來工作的所有器件，電子光學(xué)器件、半導(dǎo)體電路、和電子器件都包括在所述半導(dǎo)體器件中。根據(jù)本發(fā)明的實施方式，在使用氧化物半導(dǎo)體層的薄膜晶體管中，在氧化物半導(dǎo)體層和柵絕緣層之間形成比氧化物半導(dǎo)體層具有更高導(dǎo)電率和更小厚度的半導(dǎo)體層，由此可以改善薄膜晶體管的場效應(yīng)遷移率。另外，即使在具有改善了的場效應(yīng)遷移率的薄膜晶體管中也可以抑制截止電流上的增加。本發(fā)明的另一個實施方式通過將薄膜晶體管用于顯示裝置的像素部分和驅(qū)動電路部分，可以提供具有高的電特性和高的可靠性的顯示裝置。


圖1A和IB為本發(fā)明的實施方式的半導(dǎo)體器件的示意圖。圖2A到2C為本發(fā)明的實施方式的用于制造半導(dǎo)體器件的方法的示意圖。圖3A到3C為本發(fā)明的實施方式的用于制造半導(dǎo)體器件的方法的示意圖。圖4為本發(fā)明的實施方式的用于制造半導(dǎo)體器件的方法的示意圖。圖5為本發(fā)明的實施方式的用于制造半導(dǎo)體器件的方法的示意圖。圖6為本發(fā)明的實施方式的用于制造半導(dǎo)體器件的方法的示意圖。圖7為本發(fā)明的實施方式的用于制造半導(dǎo)體器件的方法的示意圖。圖8A-1到8B-2為本發(fā)明的實施方式的半導(dǎo)體器件的示意圖。圖9為本發(fā)明的實施方式的半導(dǎo)體器件的示意圖。圖10為本發(fā)明的實施方式的半導(dǎo)體器件的示意圖。圖1lA到IlC為本發(fā)明的實施方式的用于制造半導(dǎo)體器件的方法的示意圖。圖12為氧化物半導(dǎo)體層的導(dǎo)電率的測量結(jié)果的圖。圖13為本發(fā)明的實施方式的半導(dǎo)體器件的示意圖。圖14A和14B分別為半導(dǎo)體器件的框圖。圖15為信號線驅(qū)動電路的結(jié)構(gòu)的示意圖。圖16為信號線驅(qū)動電路的結(jié)構(gòu)的時序圖。圖17為信號線驅(qū)動電路的結(jié)構(gòu)的時序圖。圖18為移位寄存器的結(jié)構(gòu)的示意圖。
圖19為圖18所述的觸發(fā)器的連接結(jié)構(gòu)的示意圖。圖20為本發(fā)明的實施方式的半導(dǎo)體器件的像素等效電路。圖21A到21C分別為本發(fā)明實施方式的半導(dǎo)體器件的示意圖。圖22A-1到22B為本發(fā)明的實施方式的半導(dǎo)體器件的示意圖。圖23為本發(fā)明的實施方式的半導(dǎo)體器件的示意圖。圖24A和24B為本發(fā)明的實施方式的半導(dǎo)體器件示意圖。圖25A和25B分別為電子紙使用方式的示例。圖26為電子書閱讀器的示例的外觀圖。圖27A為電視設(shè)備的示例的外觀圖，而圖27B為數(shù)字相框的示例的外觀圖。圖28A和28B分別為游戲機(jī)的示例的外觀圖。圖29A和29B分別為手機(jī)的示例的示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合

本發(fā)明的實施方式和實施例。然而，本發(fā)明不限于下列說明；本領(lǐng)域技術(shù)人員易于理解的是，所述的方式和細(xì)節(jié)可以在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的前提下進(jìn)行各種改變。因此，本發(fā)明不應(yīng)被理解成受到實施方式和實施例的下列說明的限制。注意，在用于解釋實施方式和實施例的所有附圖中，相同的部分或者具有相似功能的部分被相同的附圖標(biāo)記標(biāo)注，并且只說明一遍。[實施方式I]本實施方式中，結(jié)合圖1A和IB說明薄膜晶體管的結(jié)構(gòu)。本實施方式的具有底柵結(jié)構(gòu)的薄膜晶體管如圖1A和IB所示。圖1A為截面圖，而圖1B為俯視圖。圖1A為沿圖1B的A1-A2線截取的截面圖。在圖1A和IB所示的薄膜晶體管中，柵電極層101配置于襯底100上方；柵絕緣層102配置于柵電極層101上方；半導(dǎo)體層106配置于柵絕緣層102上方；氧化物半導(dǎo)體層103配置于半導(dǎo)體層106上方；并且源電極層和漏電極層105a和105b配置于氧化物半導(dǎo)體層103上方。柵電極層101可以使用如下材料形成為具有單層結(jié)構(gòu)或疊層結(jié)構(gòu):諸如鋁、銅、鑰、鈦、鉻、鉭、鎢、釹、或鈧的金屬材料；包含任意這些材料作為主要成分的合金材料；或者包含任意這些材料的氮化物。柵電極層101可以優(yōu)選地使用低電阻導(dǎo)電材料諸如鋁或銅來形成；然而，低電阻導(dǎo)電材料具有耐熱性差和易于被腐蝕的缺點。因而，低電阻導(dǎo)電材料優(yōu)選地與耐熱導(dǎo)電材料結(jié)合使用。作為耐熱導(dǎo)電材料，使用鑰、鈦、鉻、鉭、鎢、釹、或鈧等。例如，作為柵電極層101的疊層結(jié)構(gòu)，優(yōu)選在鋁層上方層疊鑰層的雙層結(jié)構(gòu)、在銅層上方層疊鑰層的雙層結(jié)構(gòu)、在銅層上方層疊氮化鈦層或氮化鉭層上方的雙層結(jié)構(gòu)、或者層疊了氮化鈦層和鑰層的雙層結(jié)構(gòu)。替代地，優(yōu)選地使用層疊了鎢層或氮化鎢層、鋁一硅合金層或鋁一鈦合金層、和氮化鈦層或鈦層的三層結(jié)構(gòu)。使用包含In、Ga、和Zn且包括組成化學(xué)式用InMO3 (ZnO) JmX))表示的In-Ga-Zn-O類非單晶膜形成氧化物半導(dǎo)體層103。注意，M表示選自鎵(Ga)、鐵(Fe)、鎳(Ni)、錳(Mn)、和鈷(Co)中的一種或多種金屬元素。除了只包含Ga作為M的情況外，還有作為M包含Ga和除Ga外的上述其他金屬元素，例如，Ga和Ni或Ga和Fe。另外，在氧化物半導(dǎo)體中，有些情況下，除所含的作為M的元素外，作為雜質(zhì)元素，還包含諸如Fe或Ni的過渡金屬元素或過渡金屬元素的氧化物。氧化物半導(dǎo)體層103的厚度被設(shè)定為IOnm到300nm,優(yōu)選地為20nm到lOOnm。氧化物半導(dǎo)體層103具有在源電極層和漏電極層105a和105b之間且厚度小于與源電極層和漏電極層105a和105b重疊的區(qū)域的厚度的區(qū)域。氧化物半導(dǎo)體層103的導(dǎo)電率優(yōu)選地為1.0X 10_3S/cm或更低。另外，氧化物半導(dǎo)體層103的導(dǎo)電率優(yōu)選地為1.0X 10_nS/cm或更高。氧化物半導(dǎo)體層103的載流子濃度范圍優(yōu)選地低于I X IO1Vcm3 (更優(yōu)選地，I X IO1Vcm3或更高)。當(dāng)氧化物半導(dǎo)體層103的載流子濃度范圍超過上述范圍時，薄膜晶體管有成為常通(normal ly-on)的風(fēng)險。半導(dǎo)體層106的導(dǎo)電率高于氧化物半導(dǎo)體層103的導(dǎo)電率，而半導(dǎo)體層106的厚度小于氧化物半導(dǎo)體層103的厚度。半導(dǎo)體層106的導(dǎo)電率優(yōu)選地高于1.0X 10_3S/cm。半導(dǎo)體層106的厚度被設(shè)定為大于或等于Inm且小于或等于50nm,優(yōu)選地,大于或等于5nm且小于或等于10nm。此處，因為半導(dǎo)體層106的厚度小于氧化物半導(dǎo)體層103的厚度，所以當(dāng)薄膜晶體管關(guān)斷時漏極電流主要流經(jīng)氧化物半導(dǎo)體層103的被蝕刻部分，因而，截止電流不會流經(jīng)具有高導(dǎo)電率的半導(dǎo)體層106，由此抑制了截止電流上的增加。在本實施方式中，In-Ga-Zn-O類非單晶膜被用作半導(dǎo)體層106。在In-Ga-Zn-O類非單晶膜被用作半導(dǎo)體層106的情況中，In-Ga-Zn-O類非單晶膜中包括至少一種非晶成分，且在有些情況中，半導(dǎo)體層106的非晶結(jié)構(gòu)中包括晶粒(納米晶體)。半導(dǎo)體層106中的晶粒(納米晶體)的每個的直徑都為Inm到IOnm,通常約為2nm到4nm。然而,半導(dǎo)體層106不限于In-Ga-Zn-O類非單晶膜?？梢允褂貌话↖n-Ga-Zn-O類非單晶膜的半導(dǎo)體，諸如氧化物半導(dǎo)體、單晶半導(dǎo)體、多晶半導(dǎo)體、微晶半導(dǎo)體、非晶半導(dǎo)體、或化合物半導(dǎo)體，只要它滿足上述條件即可。當(dāng)In-Ga-Zn-O類非單晶膜被用作半導(dǎo)體層106時，氧化物半導(dǎo)體層103和半導(dǎo)體層106可以被連續(xù)地形成；因此，可以改善制造薄膜晶體管的效率和生產(chǎn)率。在In-Ga-Zn-O類非單晶膜被用作半導(dǎo)體層106的情況中，使用于通過濺射法形成半導(dǎo)體層106的整個成膜氣體中氧氣流量的比例低于用于通過濺射法形成氧化物半導(dǎo)體層103的整個成膜氣體中氧氣流量的比例。因此，可以使如此形成的半導(dǎo)體層106的導(dǎo)電率高于如此形成的氧化物半導(dǎo)體層103的導(dǎo)電率。半導(dǎo)體層106優(yōu)選地在整個成膜氣體中氧氣流量的比例低于10體積％的條件下形成。氧化物半導(dǎo)體層103優(yōu)選地在整個成膜氣體中氧氣流量的比例為10體積％或更高的條件下形成。另外，半導(dǎo)體層106可以在不含氧氣的稀有氣體諸如氬氣的氣氛中形成。通過將半導(dǎo)體層106和氧化物半導(dǎo)體層103的疊層結(jié)構(gòu)用于薄膜晶體管的有源層，當(dāng)薄膜晶體管開啟時，漏極電流主要流經(jīng)具有高導(dǎo)電率的半導(dǎo)體層106，并且可以增加場效應(yīng)遷移率。另外，當(dāng)薄膜晶體管關(guān)斷時，漏極電流主要流經(jīng)氧化物半導(dǎo)體層103的被蝕刻部分，因而，可以防止截止電流流經(jīng)具有高導(dǎo)電率的半導(dǎo)體層106，由此可以抑制截止電流上的增加。源或漏電極層105a具有由第一導(dǎo)電層112a、第二導(dǎo)電層113a、和第三導(dǎo)電層114a組成的三層結(jié)構(gòu)，而源電極或漏電極層105b具有由第一導(dǎo)電層112b、第二導(dǎo)電層113b、和第三導(dǎo)電層114b組成的三層結(jié)構(gòu)。第一導(dǎo)電層112a和112b、第二導(dǎo)電層113a和113b、以及第三導(dǎo)電層114a和114b中的每一個都可以使用以下材料來形成:金屬材料，諸如鋁、銅、鑰、鈦、鉻、鉭、鎢、釹、或鈧；包含任意這些材料作為主要成分的合金材料；或者包含任意這些材料的氮化物。第一導(dǎo)電層112a和112b、第二導(dǎo)電層113a和113b、以及第三導(dǎo)電層114a和114b中的每一個都可以優(yōu)選地使用低電阻導(dǎo)電材料諸如鋁或銅來形成；然而，低電阻導(dǎo)電材料具有耐熱性低和易于被腐蝕的缺點。因而，低電阻導(dǎo)電材料優(yōu)選地與耐熱導(dǎo)電材料結(jié)合使用。作為耐熱導(dǎo)電材料，使用鑰、鈦、鉻、鉭、鎢、釹、或鈧等。例如，優(yōu)選地，使用作為耐熱導(dǎo)電材料的鈦來形成第一導(dǎo)電層112a和112b和第三導(dǎo)電層114a和114b，而使用具有低耐熱性的含釹的鋁合金來形成第二導(dǎo)電層113a和113b。通過此類結(jié)構(gòu)，利用了鋁的低電阻特性并可以減少小丘的產(chǎn)生。注意，在本實施方式中，源或漏電極層105a被形成為具有由第一導(dǎo)電層112a、第二導(dǎo)電層113a、和第三導(dǎo)電層114a組成的三層結(jié)構(gòu)，而源或漏電極層105b被形成為具有由第一導(dǎo)電層112b、第二導(dǎo)電層113b、和第三導(dǎo)電層114b組成的三層結(jié)構(gòu)；然而,源和漏電極層105a和105b不限于此結(jié)構(gòu)。因而，源和漏電極層105a和105b可以具有單層結(jié)構(gòu)、雙層結(jié)構(gòu)、或者四層或更多層的疊層結(jié)構(gòu)。利用此類結(jié)構(gòu)，在氧化物半導(dǎo)體層和柵絕緣層之間形成具有比氧化物半導(dǎo)體層更高導(dǎo)電率和更小厚度的半導(dǎo)體層，因而，當(dāng)薄膜晶體管開啟時可以改善薄膜晶體管的場效應(yīng)遷移率。另外，即使在具有改善了的場效應(yīng)遷移率的薄膜晶體管中也可以抑制截止電流上的增加。注意，本實施方式所述的結(jié)構(gòu)可以適當(dāng)?shù)嘏c其它實施方式中的任意結(jié)構(gòu)進(jìn)行組
口 o[實施方式2]在本實施方式中，結(jié)合圖2A到2C、圖3A到3C、圖4、圖5、圖6、圖7、圖8A-1至Ij8B-2、和圖9說明包括實施方式I所述的薄膜晶體管的顯示裝置的制造過程。圖2A到2C和圖3A到3C為截面圖，而圖4、圖5、圖6、和圖7為俯視圖。圖4、圖5、圖6、和圖7每一個中的A1-A2線和B1-B2線分別對應(yīng)于圖2A到2C和圖3A到3C每一個截面圖中的A1-A2線和B1-B2線。首先，制備襯底100。作為襯底100，可以使用下列任意襯底:利用熔融法(fusionmethod)或浮法(float method)由鋇硼娃酸鹽玻璃、招硼娃酸鹽玻璃、和招娃酸鹽玻璃等玻璃制成的非堿性玻璃襯底；陶瓷襯底；以及具有足以承受本制造工藝的工藝溫度的耐熱性的塑料襯底等。替代地，只要在表面之上配置有絕緣膜，則也可以使用金屬襯底諸如不銹鋼合金襯底。襯底100可以具有如下尺寸:320mmX400mm、370mmX470mm、550mmX650mm、600mmX 720mm、680mm X 880mm、730mmX920mm、1000mm X 1200mm、1100mm X 1250mm、1150mmX 1300mm、1500mmX 1800mm、1900mmX2200mm、2160mmX2460mm、2400mmX2800mm、或2850mmX 3050mm 等。另外，作為基底膜(base film)的絕緣膜可以被形成于襯底100上方。基底膜可以被形成為具有通過CVD法、或濺射法等方法由氧化硅膜、氮化硅膜、氧氮化硅膜、和氮氧化硅膜制成的單層結(jié)構(gòu)或疊層結(jié)構(gòu)。在使用襯底100作為包含移動離子的襯底諸如玻璃襯底的情況中，含氮的膜諸如氮化硅膜或者氮氧化硅膜被用作基底膜，由此可以防止移動離子進(jìn)入氧化物半導(dǎo)體層或半導(dǎo)體層。接下來，通過濺射法或真空蒸鍍法在襯底100的整個區(qū)域的上方形成用于形成包括柵電極層101、電容布線108、和第一端子121的柵布線的導(dǎo)電膜。接下來，在襯底100的整個區(qū)域的上方形成了導(dǎo)電膜后，執(zhí)行第一光刻步驟。形成抗蝕劑掩模，并通過蝕刻去除不需要的部分以形成布線和電極(包括柵電極層101、電容布線108、和第一端子121的柵布線)。此時，優(yōu)選地執(zhí)行蝕刻使得柵電極層101的至少一個端部成錐形以防止連接斷開。此階段的截面圖如圖2A所示。此階段的俯視圖對應(yīng)于圖4?？梢允褂靡韵虏牧蠈烹姌O層101、電容布線108、和端子部分中的第一端子121的柵布線形成為具有單層結(jié)構(gòu)或疊層結(jié)構(gòu):金屬材料，諸如鋁、銅、鑰、鈦、鉻、鉭、鎢、釹、或鈧；包含任意這些材料作為主要成分的合金材料；或者包含任意這些材料的氮化物?？梢詢?yōu)選地使用低電阻導(dǎo)電材料諸如鋁或銅形成包括柵電極層101、電容布線108、和端子部分中的第一端子121的柵布線；然而，低電阻導(dǎo)電材料具有耐熱性低和易于被腐蝕的缺點。因而，低電阻導(dǎo)電材料優(yōu)選與耐熱導(dǎo)電材料結(jié)合使用。作為耐熱導(dǎo)電材料，使用鑰、鈦、鉻、鉭、鶴、釹、或鈧等。例如，作為柵電極層101的疊層結(jié)構(gòu)，優(yōu)選在鋁層上方層疊鑰層的雙層結(jié)構(gòu)、在銅層上方層疊鑰層的雙層結(jié)構(gòu)、在銅層上方層疊氮化鈦層或氮化鉭層上方的雙層結(jié)構(gòu)、或者層疊了氮化鈦層和鑰層的雙層結(jié)構(gòu)。替代地，優(yōu)選地使用層疊了鎢層或氮化鎢層、鋁一硅合金層或鋁一鈦合金層、和氮化鈦層或鈦層的三層結(jié)構(gòu)。接下來，柵絕緣層102被形成于柵電極層101的整個區(qū)域的上方。柵絕緣層102通過CVD法、或濺射法等形成為50nm到250nm的厚度。例如，通過CVD法或濺射法使用厚度IOOnm的氧化硅膜形成柵絕緣層102。不用說，柵絕緣層102不限于此類氧化硅膜?？梢允褂闷渌慕^緣膜諸如氧氮化硅膜、氮氧化硅膜、氮化硅膜、氧化鋁膜、或氧化鉭膜將柵絕緣層102形成為具有單層結(jié)構(gòu)或疊層結(jié)構(gòu)。替代地，可以通過使用有機(jī)硅烷氣體的CVD法由氧化硅層形成柵絕緣層102。作為有機(jī)硅烷氣體，可以使用含硅的化合物諸如四乙氧基硅烷(TEOS)(化學(xué)式:Si (OC2H5)4X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(0MCTS)、六甲基二硅氮烷(HMDS)、三乙氧基硅烷(SiH(OC2H5) 3)、或者三(二甲氨基)硅烷(SiH (N(CH3)2) 3)。另外，替代地，柵絕緣層102可以使用鋁、釔、或鉿的氧化物、氮化物、氧氮化物、或者氮氧化物中的一種；或者包括至少兩種或更多種上述化合物的化合物。注意，在本說明書中，氧氮化物是指包含的氧原子多于氮原子的物質(zhì)，而氮氧化物是指包含的氮原子多于氧原子的物質(zhì)。例如，“氧氮化硅膜”是指這樣的膜:其包含的氧原子多于氮原子，且當(dāng)用RBS (盧瑟福背散射能譜分析法)和HFS (氫正向散射(hydrogenforwardscattering)法)測量時,氧、氮、娃、和氫的濃度范圍分別為50原子％到70原子％、
0.5原子％到15原子％、25原子％到35原子％、和0.1原子％到10原子％。此外，“氮氧化硅膜”是指這樣的膜:其包含的氮原子多于氧原子，且當(dāng)用RBS和HFS測量時，氧、氮、硅、和氫的濃度范圍分別為5原子％到30原子％、20原子％到55原子％、25原子％到35原子％、和10原子％到30原子％。注意氮、氧、硅、和氫的百分比落在上述給定范圍之內(nèi)，其中氧氮化硅或氮氧化硅中所包含的原子總數(shù)被定義為100原子％。注意，在用于形成氧化物半導(dǎo)體層103和半導(dǎo)體層106的氧化物半導(dǎo)體膜被形成之前，優(yōu)選地執(zhí)行通過引入氬氣產(chǎn)生等離子體的反向濺射，由此去除附著到柵絕緣層102表面的灰塵。反向濺射是指這樣的方法，其中，在氬氣氛中使用RF電源對襯底一側(cè)施加電壓以對表面進(jìn)行改性，而不向靶材側(cè)施加電壓。注意，替代氬氣氛，可以使用氮?dú)夥?、或氦氣氛等。替代地，可以使用添加了氧、氫、或N2O等的氬氣氛。另外，替代地，可以使用添加了Cl2、或CF4等的氬氣氛。在反向濺射之后，第一氧化物半導(dǎo)體膜被形成而不被暴露于空氣，由此可以防止灰塵或濕氣附著到柵絕緣層102和半導(dǎo)體層106之間的界面。接下來，在柵絕緣層102上方，通過濺射法在稀有氣體諸如氬氣和氧氣的氣氛中形成用于形成半導(dǎo)體層106的第一氧化物半導(dǎo)體膜(本實施方式中的第一 In-Ga-Zn-O類非單晶膜)。注意，氧氣不是必須的。作為具體條件，使用直徑為8英寸的包含In、Ga、和Zn(In2O3:Ga2O3:ZnO = I:1:1)的氧化物半導(dǎo)體祀材,襯底和祀材之間的距離被設(shè)定為170nm,Ar對O2的流量比為50對I (sccm)，并且在0.4Pa的壓力下，用0.5kff的直流(DC)電源，在室溫下，通過濺射法進(jìn)行成膜。另外，作為靶材，可以在直徑為8英寸的包含In2O3的盤上放置粒料態(tài)(pellet state)的 Ga2O3 和 ZnO。盡管有意使用了 In2O3 =Ga2O3 =ZnO=I:1:1的靶材，但是可以成膜之后立即形成包含Inm到IOnm大小的晶粒In-Ga-Zn-O類非單晶膜。注意,可以說,通過適當(dāng)調(diào)整祀材中的組成比、成膜壓力(0.1Pa到2.0Pa)、功率(250W到3000W:8英寸O )、溫度(室溫到100。。)、或反應(yīng)濺射成膜條件等，可以對晶粒是否存在或者晶粒的密度進(jìn)行調(diào)整，并且可以在Inm到IOnm的范圍內(nèi)調(diào)整直徑尺寸。第一 In-Ga-Zn-O類非單晶膜的厚度被設(shè)為Inm到50nm，優(yōu)選地為5nm到10nm。不用說，當(dāng)膜包括晶粒時，晶粒的尺寸不會超過膜厚度。另外，脈沖直流(DC)電源是優(yōu)選的，因為可以減少灰塵并且使厚度分布均勻化。通過將In-Ga-Zn-O類非單晶膜用作半導(dǎo)體層106，可以連續(xù)形成第一氧化物半導(dǎo)體膜和第二氧化物半導(dǎo)體薄。因此，可以改善制造顯示裝置的效率和生產(chǎn)率。注意，盡管本實施方式中半導(dǎo)體層106使用In-Ga-Zn-O類非單晶膜形成，但是半導(dǎo)體層106不限于此；因而，不包括In-Ga-Zn-O類非單晶膜的半導(dǎo)體諸如氧化物半導(dǎo)體、單晶半導(dǎo)體、多晶半導(dǎo)體、微晶半導(dǎo)體、非晶半導(dǎo)體、或化合物半導(dǎo)體可以被用作半導(dǎo)體層106。接下來，在諸如氬氣的稀有氣體和氧氣的氣氛中通過不被暴露于空氣的濺射法形成用于形成氧化物半導(dǎo)體層103的第二氧化物半導(dǎo)體膜(本實施方式中的第二 In-Ga-Zn-O類非單晶膜)。作為具體條件，使用直徑為8英寸的包含In、Ga、和Zn (In2O3 =Ga2O3 =ZnO =I:1:1)的氧化物半導(dǎo)體靶材，襯底和靶材之間的距離被設(shè)定為170nm，Ar對O2的流量比為50對5 (sccm)，并且在0.4Pa的壓力下，用0.5kff的直流(DC)電源，在室溫下，通過濺射法執(zhí)行成膜。另外，作為靶材，可以在直徑為8英寸的包含In2O3的盤上放置粒料態(tài)的Ga2O3和ZnO0注意，脈沖直流(DC)電源是優(yōu)選的，因為可以減少灰塵并且使厚度分布均勻化。第二In-Ga-Zn-O類非單晶膜的厚度被設(shè)為IOnm到300nm,優(yōu)選地為20nm到lOOnm。使用于通過濺射法形成第一 In-Ga-Zn-O類非單晶膜的整個成膜氣體中氧氣流量的比例低于用于通過濺射法形成第二 In-Ga-Zn-O類非單晶膜的整個成膜氣體中氧氣流量的比例。因此，可以使如此形成的第一 In-Ga-Zn-O類非單晶膜的導(dǎo)電率高于如此形成的第二 In-Ga-Zn-O類非單晶膜的導(dǎo)電率。作為用于第一 In-Ga-Zn-O類非單晶膜的成膜條件，整個成膜氣體中的氧氣流量比例優(yōu)選地低于10體積％。另外，作為用于第一 In-Ga-Zn-O類非單晶膜的成膜條件，整個成膜氣體中的氧氣流量的比例優(yōu)選地為10體積％或更高。另外，可以在不含氧氣的稀有氣體諸如氬氣的氣氛中形成第一 In-Ga-Zn-O類非單晶膜。
用于形成第二 In-Ga-Zn-O類非單晶膜的處理室(chamber)可以與執(zhí)行反應(yīng)派射的處理室相同或不同。濺射法的示例包括:使用高頻電源作為濺射電源的RF濺射法、DC濺射法、和施加脈沖形式的偏置的脈沖DC濺射法。RF濺射法主要用于形成絕緣膜的情況，而DC濺射法主要用于形成金屬膜的情況。另外，還有多祀材派射裝置(mult1-source sputteringapparatus),其中可以設(shè)置由不同材料制成的多個靶材。利用多靶材濺射裝置，可以在同一個處理室中層疊不同材料的膜，或者可以通過放電在同一個處理室中同時形成多種材料的膜。另外，還有在處理室內(nèi)配置有磁體系統(tǒng)并被用于磁控管濺射法的濺射裝置；或者用于通過使用微波而不使用輝光放電來產(chǎn)生等離子體的ECR濺射法的濺射裝置。另外，作為利用濺射法的成膜方法，還有在成膜期間靶材物質(zhì)和濺射氣體成分相互化學(xué)反應(yīng)形成化合物的膜的反應(yīng)濺射法，和在成膜期間還在襯底襯底上施加電壓的偏置濺射法。接下來，執(zhí)行第二光刻步驟。形成抗蝕劑掩模，并蝕刻第一 In-Ga-Zn-O類非單晶膜和第二 In-Ga-Zn-O類非單晶膜。在第一 In-Ga-Zn-O類非單晶膜和第二 In-Ga-Zn-O類非單晶膜的蝕刻中，可以使用有機(jī)酸諸如檸檬酸或者草酸作為蝕刻劑。此處，通過使用IT007N (由關(guān)東化學(xué)株式會社制造)的濕法蝕刻來蝕刻第一 In-Ga-Zn-O類非單晶膜和第二In-Ga-Zn-O類非單晶膜以去除不需要的部分。這樣，第一 In-Ga-Zn-O類非單晶膜和第二In-Ga-Zn-O類非單晶膜被加工成島狀，由此形成由第一 In-Ga-Zn-O類非單晶膜形成的半導(dǎo)體層106和本身是第二 In-Ga-Zn-O類非單晶膜的氧化物半導(dǎo)體膜111。半導(dǎo)體層106和氧化物半導(dǎo)體膜111被蝕刻以具有錐形邊沿，由此可以防止由臺階形狀引起的布線斷開。注意此處的蝕刻不限于濕法蝕刻，而可以使用干法蝕刻。此階段的截面圖如圖2B所示。注意，此階段的俯視圖對應(yīng)于圖5。接下來，執(zhí)行第三光刻步驟。形成抗蝕劑掩模，并通過蝕刻去除不需要的部分以形成到由與柵電極層101相同材料形成的達(dá)布線或者電極層的接觸孔。配置該接觸孔用于與稍后形成的導(dǎo)電膜直接接觸。例如，當(dāng)形成柵電極層與驅(qū)動電路中的源或漏電極層直接接觸的薄膜晶體管時，或者當(dāng)形成與端子部分的柵布線電連接的端子時，形成接觸孔。接下來，通過濺射法或真空蒸鍍法使用金屬材料在半導(dǎo)體層106和氧化物半導(dǎo)體膜111上方形成第一導(dǎo)電層112、第二導(dǎo)電層113、和第三導(dǎo)電層114。此階段的截面圖如圖2C所示。第一導(dǎo)電層112、第二導(dǎo)電層113、和第三導(dǎo)電層114的每一個都可以使用以下材料形成:金屬材料，諸如鋁、銅、鑰、鈦、鉻、鉭、鎢、釹、或鈧；包含任意這些材料作為主要成分的合金材料；或者包含任意這些材料的氮化物。第一導(dǎo)電層112、第二導(dǎo)電層113、以及第三導(dǎo)電層114中的每一個都可以優(yōu)選地使用低電阻導(dǎo)電材料諸如鋁或銅來形成；然而，低電阻導(dǎo)電材料具有耐熱性低和易于被腐蝕的缺點。因而，低電阻導(dǎo)電材料優(yōu)選地與耐熱導(dǎo)電材料結(jié)合使用。作為耐熱導(dǎo)電材料，使用鑰、鈦、鉻、鉭、鎢、釹、或鈧等。此處，使用作為耐熱導(dǎo)電材料的鈦來形成第一導(dǎo)電層112和第三導(dǎo)電層114，而使用具有低耐熱性的包含釹的鋁合金來形成第二導(dǎo)電層113。通過此類結(jié)構(gòu)，利用了鋁的低電阻特性并且可以減少小丘的產(chǎn)生。注意，在本實施方式中，采用由第一導(dǎo)電層112、第二導(dǎo)電層113、和第三導(dǎo)電層114組成的三層結(jié)構(gòu)；然而，本發(fā)明的實施方式不限于此結(jié)構(gòu)。因而，可以采用單層結(jié)構(gòu)、雙層結(jié)構(gòu)、或者四層或更多層的疊層結(jié)構(gòu)。例如，可以采用鈦膜的單層結(jié)構(gòu)或者包含硅的鋁膜的單層結(jié)構(gòu)。接下來，執(zhí)行第四光刻步驟。形成抗蝕劑掩模131，并利用蝕刻去除不需要的部分，由此形成源和漏電極層105a和105b、氧化物半導(dǎo)體層103、和連接電極120。此時，使用濕法蝕刻或干法蝕刻作為蝕刻方法。例如，在使用鈦形成第一導(dǎo)電層112和第三導(dǎo)電層114而使用包含釹的鋁合金形成第二導(dǎo)電層113的情況中，可以通過使用過氧化氫溶液或加熱的鹽酸作為蝕刻劑執(zhí)行濕法蝕刻。在本蝕刻步驟中，在氧化物半導(dǎo)體薄膜111中要暴露的區(qū)域也被部分地蝕刻；從而，氧化物半導(dǎo)體層103具有在源電極層和漏電極層105a和105b之間并且其厚度小于與源電極層和漏電極層105a和105b重疊的區(qū)域的厚度的區(qū)域。因此，薄膜晶體管的溝道形成區(qū)與氧化物半導(dǎo)體層103的小厚度區(qū)域重疊。在圖3A中，第一導(dǎo)電層112、第二導(dǎo)電層113、第三導(dǎo)電層114、和氧化物半導(dǎo)體膜111可以通過使用過氧化氫溶液或加熱的鹽酸作為蝕刻劑的蝕刻法來同時蝕刻；因此，源和漏電極層105a和105b的端部與氧化物半導(dǎo)體層103的端部對準(zhǔn)，并且可以形成連續(xù)結(jié)構(gòu)。另外，濕法蝕刻允許對層進(jìn)行各向異性蝕刻，使得源和漏電極層105a和105b的端部從抗蝕劑掩模131凹陷下去。經(jīng)過上述步驟，可以制造薄膜晶體管170，其中氧化物半導(dǎo)體層103和半導(dǎo)體層106用作溝道形成區(qū)。此階段的截面圖如圖3A所示。注意，此階段的俯視圖對應(yīng)于圖6。此處，優(yōu)選地，在200°C到600°C下、典型地在300°C到500°C下執(zhí)行熱處理。此處，在350°C下在氮?dú)夥罩羞M(jìn)行I小時熱處理。通過該熱處理，在In-Ga-Zn-O類非單晶膜中發(fā)生原子水平上的重新排列。因為利用該熱處理可以釋放會禁止載流子移動的應(yīng)變能，所以該熱處理(包括光退火)是重要的。注意，上述熱處理的時機(jī)上沒有特定限制，只要熱處理在第二 In-Ga-Zn-O類非單晶膜成之后執(zhí)行即可，例如，熱處理可以在像素電極形成之后執(zhí)行。另外，氧化物半導(dǎo)體層103的暴露的溝道形成區(qū)可以受到氧基團(tuán)處理(oxygenradical treatment)。通過執(zhí)行氧基團(tuán)處理,薄膜晶體管可以是常斷的(normally-off)。另外，基團(tuán)處理可以修復(fù)因蝕刻而對氧化物半導(dǎo)體層103造成的損害。優(yōu)選地在O2或N2O氣氛中、以及優(yōu)選地在含氧的N2氣氛、含氧的He氣氛、或含氧的Ar氣氛中執(zhí)行基團(tuán)處理。替代地，基團(tuán)處理可以在添加了 Cl2和/或CF4的上述氣氛下執(zhí)行。注意基處理被優(yōu)選地不施加偏置來執(zhí)行。在第四光刻步驟中，由與源和漏電極層105a和105b相同的材料制成的第二端子122也被保留在端子部分中。注意，第二端子122電連接到源布線(包括源和漏電極層105a和105b的源布線)。在端子部分中，連接電極120經(jīng)由形成于柵絕緣層102中的接觸孔直接連接到第一端子121。注意，盡管此處沒有說明，但是驅(qū)動電路的薄膜晶體管的源或漏布線經(jīng)由與上述步驟相同的步驟直接連接到柵電極。另外,通過使用利用多色調(diào)掩模(mult1-tone mask)形成的具有多種厚度(通常為兩種不同厚度)的區(qū)域的抗蝕劑掩模，可以減少抗蝕劑掩模的數(shù)量，從而簡化工藝并降低成本。
接下來，去除抗蝕劑掩模131，并形成保護(hù)絕緣層107以覆蓋薄膜晶體管170。對于保護(hù)絕緣層107，可以使用通過濺射法等得到的氮化硅膜、氧化硅膜、氧氮化硅膜、氧化鋁膜、或氧化鉭膜等。接下來，執(zhí)行第五光刻步驟。形成抗蝕劑掩模，并蝕刻保護(hù)絕緣層107以形成到達(dá)漏電極層105b的接觸孔125。另外，通過此處的蝕刻，形成到達(dá)第二端子122的接觸孔127和到達(dá)連接電極120的接觸孔126。此階段的截面圖如圖3B所示。然后，在去除了抗蝕劑掩模之后，形成透明導(dǎo)電膜。透明導(dǎo)電膜是通過濺射法、或真空蒸發(fā)法等，使用氧化銦(ln203)、或氧化銦和氧化錫的合金(In2O3-SnO2，在下文中縮寫為IT0)等形成的。用基于鹽酸的溶液進(jìn)行對此類材料的蝕刻處理。替代地，因為——尤其是在ITO的蝕刻中——容易產(chǎn)生殘留物，所以可以使用氧化銦和氧化鋅的合金(In2O3-ZnO2)以改善蝕刻的可加工性。接下來，執(zhí)行第六光刻步驟。形成抗蝕劑掩模，并且利用蝕刻去除不需要的部分以形成像素電極層110。在第六光刻步驟中，利用電容布線108和像素電極層110形成存儲電容器，其中電容器部分中的柵絕緣層102和保護(hù)絕緣層107被用作電介質(zhì)。另外，在第六光刻步驟中，第一端子和第二端子被抗蝕劑掩模覆蓋，且透明導(dǎo)電膜128和129被留在端子部分中。透明導(dǎo)電膜128和129用作用于與FPC連接的電極或布線。形成在與第一端子121直接相連的連接電極120上方的透明導(dǎo)電膜128用作連接端子電極，該連接端子電極起到柵布線的輸入端子的功能。形成于第二端子122上方的透明導(dǎo)電膜129用作連接端子電極，該連接端子電極起到源布線的輸入端子的功能。然后，去除抗蝕劑掩模。此階段的截面圖如圖3C所示。注意，此階段的俯視圖對應(yīng)于圖7。另外，圖8A-1和圖8B-1分別為此階段的柵布線端子部分的截面圖和俯視圖。圖8A-1為沿圖8B-1的C1-C2線截取的截面圖。在圖8A-1中，形成于保護(hù)絕緣膜154上方的透明導(dǎo)電膜155是起輸入端子作用的連接端子電極。此外，在圖8A-1中，在端子部分中，由與柵布線相同材料形成的第一端子151和由與源布線相同材料形成的連接電極153以夾著柵絕緣層152的方式相互重疊，并且被電連接起來。另外，連接電極153和透明導(dǎo)電膜155經(jīng)由配置于保護(hù)絕緣膜154中的接觸孔相互直接接觸以在它們之間形成導(dǎo)電。另外，圖8B-1和8B-2分別為源布線端子部分的截面圖和俯視圖。圖8B-1為沿圖8B-2的D1-D2線截取的截面圖。在圖8B-1中，形成于保護(hù)絕緣膜154上方的透明導(dǎo)電膜155是起輸入端子作用的連接端子電極。此外，在圖8B-1中，在端子部分中，由與柵布線相同材料形成的電極156位于第二端子150下方并隔著柵絕緣層152與電連接到源布線的第二端子150重疊。電極156不被電連接到第二端子150。當(dāng)電極156被設(shè)置為例如懸浮、GND、或OV使得電極156的電勢不同于第二端子150時，可以形成用于防止噪聲或靜電的電容器。另外，第二端子150夾著保護(hù)絕緣薄膜154電連接到透明導(dǎo)電膜155。根據(jù)像素密度配置多個柵布線、源布線、和電容布線。還是在端子部分中，與柵布線處于相同電位的第一端子、與源布線處于相同電位的第二端子、和與電容布線處于相同電位的第三端子等每種都被設(shè)置多個。每種端子的數(shù)量上沒有特定限制，端子數(shù)量可以由實施人員適當(dāng)?shù)卮_定。
通過所述六個光刻步驟，使用六個光刻掩模，可以實現(xiàn)包括作為底柵n溝道薄膜晶體管的薄膜晶體管170的像素薄膜晶體管部分，并且可以實現(xiàn)存儲電容器。將它們與各個像素相對應(yīng)地排列成矩陣從而形成像素部分，其可以被用作用于制造有源矩陣顯示器的襯底中的一個。在本說明書中，為了方便，將此類襯底稱為有源矩陣襯底。當(dāng)制造有源矩陣液晶顯示裝置時，有源矩陣襯底與配置有對置電極的對置襯底夾著液晶層而被相互接合(bonding)。注意，在有源矩陣襯底上方設(shè)置與對置襯底上的對置電極電連接的公共電極，并且在端子部分配置與公共電極電連接的第四端子。配置所述第四端子以將公共電極固定到預(yù)定電位諸如GND或0V。另外，本實施方式不限于圖7的像素結(jié)構(gòu)，與圖7不同的俯視圖的示例如圖9所示。圖9表示的示例中，沒有配置電容布線，而用相互重疊的像素電極和相鄰像素的柵布線隔著保護(hù)絕緣膜和柵絕緣層形成存儲電容器。在該情況中，可以省略電容布線和連接到電容布線的第三端子。注意，在圖9中，與圖7相同的部分被用相同的附圖標(biāo)記標(biāo)注。在有源矩陣液晶顯示裝置中，通過驅(qū)動排列成矩陣的像素電極，將顯示圖案形成于屏幕上。特別地，在所選的像素電極和對應(yīng)的像素電極的對置電極之間施加電壓，來對被置于像素電極和對置電極之間的液晶層進(jìn)行光學(xué)調(diào)制。該光學(xué)調(diào)制被觀眾識別成顯示圖案。液晶顯示裝置的問題在于，當(dāng)顯示運(yùn)動圖像時，會發(fā)生圖像殘留(imagesticking)或者運(yùn)動圖像變得模糊，這是因為液晶分子自身的響應(yīng)速度低。作為改善液晶顯示裝置的運(yùn)動圖像特性的技術(shù)，有被稱為插黑技術(shù)(black insertion)的驅(qū)動技術(shù)，其中每隔一幀顯示一幅全黑圖像。此外，另一種驅(qū)動技術(shù)被稱為雙倍幀率驅(qū)動。在雙倍幀率驅(qū)動中，正常的垂直同步頻率被設(shè)為1.5倍或更多或者2.0倍或更多，由此改善運(yùn)動圖像特性。另外，作為用于改善液晶顯示裝置的運(yùn)動圖像特性的技術(shù)，還有另一種驅(qū)動技術(shù)，其中，作為背光，使用包括多個LED (發(fā)光二極管)光源或者多個EL光源的表面光源，并且表面光源中所包括的每個光源都被單獨(dú)驅(qū)動以在一個幀期間中進(jìn)行間斷性發(fā)光(intermittentlightning)。作為表面光源,可以使用三種或更多種LED,或者可以使用發(fā)白光的LED。因為多個LED可以被單獨(dú)控制，所以LED發(fā)光的定時可以與液晶層的光學(xué)調(diào)制的定時同步地切換。在該驅(qū)動技術(shù)中，LED的一部分可以被關(guān)斷。因此，尤其是在顯示一個屏幕中黑色圖像面積的比例高的圖像的情況中，可以以低功耗驅(qū)動液晶顯示裝置。當(dāng)組合任意這些驅(qū)動技術(shù)時，液晶顯示裝置可以具有比傳統(tǒng)液晶顯示裝置更好的顯示特性，諸如運(yùn)動圖像特性。本實施方式中所得到的n溝道晶體管包括作為溝道形成區(qū)的In-Ga-Zn-O類非單晶膜并且具有優(yōu)良的動態(tài)特性；因而，它可以與這些驅(qū)動技術(shù)相組合。在制造發(fā)光顯示裝置的情況中，有機(jī)發(fā)光元件的一個電極(也被稱為陰極)被設(shè)定為低電源電位諸如GND或OV ;因而，用于將陰極設(shè)定為低電源電位諸如GND或OV的第四端子被配置于端子部分中。另外，在制造發(fā)光顯示裝置的情況中，除了源布線和柵布線之外，還配置電源線。因此，電連接到電源線的第五端子被配置于端子部分中。如上所述，在使用氧化物半導(dǎo)體層的薄膜晶體管中，在氧化物半導(dǎo)體層和柵絕緣層之間形成比氧化物半導(dǎo)體層具有更高導(dǎo)電率和更小厚度的半導(dǎo)體層，由此可以改善薄膜晶體管的場效應(yīng)遷移率。另外，即使在具有改善場效應(yīng)遷移率的薄膜晶體管中也可以抑制截止電流的增加。通過將薄膜晶體管用于顯示裝置的像素部分和驅(qū)動電路部分，可以提供具有高的電特性和高的可靠性的顯示裝置。注意，本實施方式中所述結(jié)構(gòu)可以適當(dāng)?shù)嘏c其它實施方式中任意所述結(jié)構(gòu)進(jìn)行組
口 o[實施方式3]本實施方式中，結(jié)合圖10說明與實施方式I所述的薄膜晶體管的結(jié)構(gòu)不同的薄膜晶體管的結(jié)構(gòu)。本實施方式的具有底柵結(jié)構(gòu)薄膜晶體管如圖10所示。在圖10中所示的薄膜晶體管中，柵電極層101配置于襯底100上方；柵絕緣層102配置于柵電極層101上方；半導(dǎo)體層106配置于柵絕緣層102上方；氧化物半導(dǎo)體層103配置于半導(dǎo)體層106上方；緩沖層310a和301b配置于氧化物半導(dǎo)體層103上方；并且源和漏電極層105a和105b配置于緩沖層301a和301b上方。源或漏電極層105a具有由第一導(dǎo)電層112a、第二導(dǎo)電層113a、和第三導(dǎo)電層114a組成的三層結(jié)構(gòu)，而源或漏電極層105b具有由第一導(dǎo)電層112b、第二導(dǎo)電層113b、和第三導(dǎo)電層114b組成的三層結(jié)構(gòu)。即，圖10所示的薄膜晶體管具有緩沖層301a和301b被配置于實施方式I中的圖1A和IB所示的薄膜晶體管中的氧化物半導(dǎo)體層103與源和漏電極層105a和105b之間的結(jié)構(gòu)。以類似于氧化物半導(dǎo)體層103形成的方式，使用包含In、Ga、和Zn的In-Ga-Zn-O類非單晶膜形成用作源和漏區(qū)的緩沖層301a和301b。注意，緩沖層301a和301b具有n型導(dǎo)電性和比氧化物半導(dǎo)體層103更高的導(dǎo)電率。緩沖層301a和301b的導(dǎo)電率大約等于或高于半導(dǎo)體層106的導(dǎo)電率。另外，緩沖層301a和301b為In-Ga-Zn-O類非單晶膜并且包括至少一種非晶成分。另外，有些情況中，緩沖層301a和301b包括晶粒(納米晶體)。晶粒(納米晶體)的每個的直徑都為Inm到IOnm,典型地約為2nm到4nm。用于緩沖層301a和301b的In-Ga-Zn-O類非單晶膜過濺射法形成。作為特定條件，使用直徑為8英寸的包含IruGaJP Zn (In2O3 =Ga2O3 =ZnO = I:1:1)的氧化物半導(dǎo)體靶材，襯底和祀材之間的距離被設(shè)定為170nm, Ar對O2的流量比為50對I (sccm),并在利用濺射法在0.4Pa的壓力下，用0.5kff的直流(DC)電源，在室溫下，執(zhí)行成膜。注意，形成用于緩沖層301a和301b的In-Ga-Zn-O類非單晶膜的條件不同于形成用于氧化物半導(dǎo)體層或半導(dǎo)體層的In-Ga-Zn-O類非單晶膜的條件。例如，使用于形成緩沖層301a和301b所用的In-Ga-Zn-O類非單晶膜的成膜氣體中氧氣流量的比例低于用于形成氧化物半導(dǎo)體層所用的In-Ga-Zn-O類非單晶膜的成膜氣體中氧氣流量的比例。另外，使用于形成緩沖層301a和301b所用的In-Ga-Zn-O類非單晶膜的成膜氣體中氧氣流量的比例大約等于或低于用于形成半導(dǎo)體層所用的In-Ga-Zn-O類非單晶膜的成膜氣體中氧氣流量的比例。另外，緩沖層301a和301b所用的In-Ga-Zn-O類非單晶膜被形成于不含氧氣的稀有氣體諸如氬氣的氣氛中。用于緩沖層301a和301b的In-Ga-Zn-O類非單晶膜的厚度被設(shè)為5nm到20nm。不用說，當(dāng)薄膜包括晶粒時，晶粒的大小不會超過膜厚度。在本實施方式中，用于緩沖層301a和301b的In-Ga-Zn-O類非單晶膜的厚度被設(shè)為5nm。
緩沖層301a和301b可以包含賦予n型導(dǎo)電性的雜質(zhì)元素。作為雜質(zhì)元素的示例，例如可以使用錳、鋁、鈦、鐵、錫、鈣、鍺、鈧、釔、鋯、鉿、硼、鉈、或鉛。在緩沖層中包含錳、鋁、或鈦等的情況中，有阻擋氧等的效應(yīng)，使得氧化物半導(dǎo)體層的氧濃度可以在成膜之后通過熱處理等保持在最優(yōu)的范圍內(nèi)。緩沖層的載流子濃度優(yōu)選地為I X IO1Vcm3或更高(且I X IO2Vcm3或更低)。如上所述，在氧化物半導(dǎo)體層和半導(dǎo)體層與源和漏電極層之間配置緩沖層301a和301b可以比形成肖特基結(jié)更能改善熱穩(wěn)定性，由此可以使薄膜晶體管的工作特性穩(wěn)定。另外，因為導(dǎo)電率高，所以即使當(dāng)施加高的漏極電壓時也可以確保良好的遷移率。注意，作為用于本實施方式的薄膜晶體管的非緩沖層301a和301b的結(jié)構(gòu)和材料，請參考實施方式I。本實施方式的薄膜晶體管的制造工藝幾乎與實施方式2所述的薄膜晶體管的制造過程相似。首先，通過實施方式2所述的方法，執(zhí)行直到形成用于形成氧化物半導(dǎo)體層103的第二氧化物半導(dǎo)體膜的步驟。接著上述步驟，使用上述方法，通過濺射形成用于形成緩沖層301a和301b的氧化物半導(dǎo)體膜。接下來，通過第二光刻步驟，以類似于形成半導(dǎo)體層106和氧化物半導(dǎo)體膜111的方法，將用于形成緩沖層301a和301b的氧化物半導(dǎo)體膜蝕刻成島狀，由此形成氧化物半導(dǎo)體膜302 (見圖11A)。然后，通過實施方式2所述的方法，執(zhí)行直到形成第一導(dǎo)電層112、第二導(dǎo)電層113、和第四導(dǎo)電層114的步驟(見圖11B)。接下來，通過第四光刻步驟，以類似于形成源和漏電極層105a和105b以及氧化物半導(dǎo)體層103的方法，蝕刻氧化物半導(dǎo)體膜302以形成緩沖層301a和301b(見圖11C)。后續(xù)步驟與實施方式2的類似。注意，本實施方式中所述結(jié)構(gòu)可以適當(dāng)?shù)嘏c其它實施方式中任意所述結(jié)構(gòu)進(jìn)行組
八
口 o[實施方式4]在本實施方式中，將在下文中說明這樣的示例，其中在作為半導(dǎo)體器件的一個示例的顯示裝置中，至少驅(qū)動電路的一部分和設(shè)置于像素部分中的薄膜晶體管被形成于相同的襯底上方。配置于像素部分中的薄膜晶體管是根據(jù)實施方式2形成的。另外，實施方式2所述的薄膜晶體管為n溝道TFT，因而，驅(qū)動電路中可以包括n溝道TFTs的部分驅(qū)動電路被形成于與像素部分的薄膜晶體管相同的襯底的上方。圖14A為作為顯示裝置的示例的有源矩陣液晶顯示裝置的框圖的示例。圖14A所示的顯示裝置在襯底5300上方包括:包括多個像素的像素部分5301，每個像素都配置有顯示元件；選擇像素的掃描線驅(qū)動電路5302，;和控制輸入到所選像素的視頻信號的信號線驅(qū)動電路5303。像素部分5301由從信號線驅(qū)動電路5303沿列方向延伸的多個信號線SI到Sm(未顯示)連接到信號線驅(qū)動電路5303，并且由從掃描線驅(qū)動電路5302沿行方向延伸的多個掃描線Gl到Gn (未顯示)連接到掃描線驅(qū)動電路5302。像素部分5301包括排列成矩陣的多個像素(未顯示)以與信號線SI到Sm和掃描線Gl到Gn相對應(yīng)。每個像素被連接到信號線Sj (信號線SI到Sm中的一個)和掃描線Gj (掃描線Gl到Gn中的一個)。另外，實施方式I到3的每一個中所述的薄膜晶體管為n溝道TFT，并且結(jié)合圖15說明包括n溝道TFT的信號線驅(qū)動電路。圖15所示的信號線驅(qū)動電路包括驅(qū)動IC 5601、開關(guān)組5602_1到5602_M、第一布線5611、第二布線5612、第三布線5613、和布線5621_1到5621_M。開關(guān)組5602_1到5602_M的每一個都包括第一薄膜晶體管5603a、第二薄膜晶體管5603b、和第三薄膜晶體管5603c。驅(qū)動IC 5601被連接到第一布線5611、第二布線5612、第三布線5613、和布線5621_1到5621_M。開關(guān)組5602_1到5602_M的每一個都被連接到第一布線5611、第二布線5612、和第三布線5613，并且布線5621_1到5621_M分別被連接到開關(guān)組5602_1到5602_M0布線5621_1到5621_M的每一個都通過第一薄膜晶體管5603a、第二薄膜晶體管5603b、和第三薄膜晶體管5603c被連接到三根信號線(信號線Sm-2、信號線Sm_l、和信號線Sm(m=3M))。例如，第J列的布線5621_J(布線5621_1到5621_M中的一個)通過開關(guān)組5602_J所包括的第一薄膜晶體管5603a、第二薄膜晶體管5603b、和第三薄膜晶體管5603c被連接到信號線Sj-2、信號線Sj-1、和信號線Sj (j=3J)。信號被輸入到第一布線5611、第二布線5612、和第三布線5613的每一個。注意，驅(qū)動IC 5601優(yōu)選地使用單晶半導(dǎo)體形成。開關(guān)組5602_1到5602_M被優(yōu)選地形成于與像素部分相同的襯底的上方。因此，驅(qū)動IC 5601和開關(guān)組5602_1到5602_M被優(yōu)選地經(jīng)由FPC等連接起來。替代地，驅(qū)動IC 5601可以通過諸如接合法的方法將單晶半導(dǎo)體層配置于與像素部分相同的襯底上方來形成。接下來，結(jié)合圖16的時序圖說明圖15所示的信號線驅(qū)動電路的工作。圖16的時序圖表示了選中第i行的掃描線Gi的情況。第i行的掃描線Gi的選擇期間被劃分成第一子選擇期間Tl、第二子選擇期間T2、和第三子選擇期間T3。另外，即使當(dāng)另一行的掃描線被選中時，圖15中的信號線驅(qū)動電路也如圖16所示那樣工作。注意，圖16中的時序圖表示了第J列中的布線5621」分別通過第一薄膜晶體管5603a、第二薄膜晶體管5603b、和第三薄膜晶體管5603c被連接到信號線Sj_2、信號線Sj-1、和信號線Sj的情況。圖16的時序圖表不了第i行的掃描線Gi被選中的定時、第一薄膜晶體管5603a的開/關(guān)定時5703a、第二薄膜晶體管5603b的開/關(guān)定時5703b、第三薄膜晶體管5603c的開/關(guān)定時5703c、和輸入到第J列的布線5621_J的信號5721_J。在第一子選擇期間Tl、第二子選擇期間T2、和第三子選擇期間T3，不同的視頻信號被輸入到布線5621_1到5621_M。例如，在第一子選擇期間Tl輸入到布線5621_J的視頻信號被輸入到信號線Sj-2，在第二子選擇期間T2輸入到布線5621J的視頻信號被輸入到信號線Sj-1，而在第三子選擇期間T3輸入到布線5621_J的視頻信號被輸入到信號線Sj。另外，在第一子選擇期間Tl、第二子選擇期間T2、和第三子選擇期間T3，輸入到布線5621_J的視頻信號被分別用Data_j-2、DataJ-UP Data_j標(biāo)注。如圖16所示，在第一子選擇期間Tl，第一薄膜晶體管5603a開啟，而第二薄膜晶體管5603b和第三薄膜晶體管5603c關(guān)斷。此時，輸入到布線5621_J的Data_j_2經(jīng)由第一薄膜晶體管5603a被輸入到信號線Sj-2。在第二子選擇期間T2，第二薄膜晶體管5603b開啟，而第一薄膜晶體管5603a和第三薄膜晶體管5603c關(guān)斷。此時，輸入到布線5621_J的DataJ-1經(jīng)由第二薄膜晶體管5603b輸入到信號線Sj-1。在第三子選擇期間T3，第三薄膜晶體管5603c開啟，而第一薄膜晶體管5603a和第二薄膜晶體管5603b關(guān)斷。此時,輸入到布線5621_J的DataJ經(jīng)由第三薄膜晶體管5603c輸入到信號線Sj。如上所述，在圖15的信號線驅(qū)動電路中，通過將柵選擇期間一分為三，能夠在一個柵選擇期間將視頻信號從一根布線5621輸入到三根信號線。因此，在圖15的信號線驅(qū)動電路中，配置有驅(qū)動IC 5601的襯底和配置有像素部分的襯底之間的連接的數(shù)量可以約為信號線的數(shù)量的1/3。通過將連接數(shù)量減少到信號線數(shù)量的約1/3，從而可以改善圖15的信號線驅(qū)動電路的可靠性、成品率等。注意，在薄膜晶體管的配置、數(shù)量、以及驅(qū)動方法等方面沒有特定限制，只要如圖15所示那樣將一個柵選擇期間劃分為多個子選擇期間并且在相應(yīng)的子選擇期間將視頻信號從一根布線輸入到多個信號線即可。例如，當(dāng)視頻信號在三個或更多子選擇期間的每個期間被從一根布線輸入到三根或更多信號線中的每一根時，只需要增加薄膜晶體管和用于控制薄膜晶體管的布線。注意，當(dāng)一個柵選擇期間被劃分為四個或更多子選擇期間時，一個子選擇期間變短。因此，一個柵選擇期間優(yōu)選地被劃分為兩個或三個子選擇期間。又例如，如圖17的時序圖所示，一個柵選擇期間可以被劃分成預(yù)充電期間Tp、第一子選擇期間Tl、第二子選擇期間T2、和第三子選擇期間T3。圖17所示的時序圖表示了第i行的掃描線Gi被選中的定時、第一薄膜晶體管5603a的開/關(guān)定時5803a、第二薄膜晶體管5603b的開/關(guān)定時5803b、第三薄膜晶體管5603c的開/關(guān)定時5803c、和輸入到第J列的布線5621_J的信號5821_J。如圖17所示，第一薄膜晶體管5603a、第二薄膜晶體管5603b、和第三薄膜晶體管5603c在預(yù)充電期間Tp開啟。此時，輸入到布線5621_J的預(yù)充電壓Vp分別經(jīng)由第一薄膜晶體管5603a、第二薄膜晶體管5603b、和第三薄膜晶體管5603c被連接到信號線Sj-2、信號線Sj-1、和信號線Sj。在第一子選擇期間Tl，第一薄膜晶體管5603a開啟，而第二薄膜晶體管5603b和第三薄膜晶體管5603c關(guān)斷。此時，輸入到布線5621_J的Data_j-2經(jīng)由第一薄膜晶體管5603a輸入到信號線Sj-2。在第二子選擇期間T2，第二薄膜晶體管5603b開啟，而第一薄膜晶體管5603a和第三薄膜晶體管5603c關(guān)斷。此時，輸入到布線5621_J的DataJ-1經(jīng)由第二薄膜晶體管5603b輸入到信號線Sj-1。在第三子選擇期間T3，第三薄膜晶體管5603c開啟，而第一薄膜晶體管5603a和第二薄膜晶體管5603b關(guān)斷。此時，輸入到布線5621_J的DataJ經(jīng)由第三薄膜晶體管5603c輸入到信號線Sj。如上所述，在圖15中的應(yīng)用了圖17的時序圖的信號線驅(qū)動電路中，視頻信號可以被高速寫入到像素，這是因為可以通過在子選擇期間之前提供預(yù)充電選擇期間而對信號線預(yù)充電。注意，圖17中與圖16相似的部分被用相同的附圖標(biāo)記標(biāo)注，并省略了對相似部分和具有相似功能的部分的詳細(xì)說明。進(jìn)而，說明掃描線驅(qū)動電路的結(jié)構(gòu)。掃描線驅(qū)動電路包括移位寄存器和緩沖器。另夕卜，在有些情況中，掃描線驅(qū)動電路可以包括電平轉(zhuǎn)換器。在掃描線驅(qū)動電路中，當(dāng)時鐘信號(CLK)和啟動脈沖信號(SP)被輸入到移位寄存器中時,生成選擇信號。所生成的選擇信號被緩沖器緩沖和放大，并且所得的信號被提供給相應(yīng)的掃描線。一行像素中的晶體管的柵電極被連接到掃描線。另外，因為一行像素中的晶體管的柵電極必須被同時開啟，所以使用可以提供大電流的緩沖器。結(jié)合圖18和圖19說明用于部分掃描線驅(qū)動電路的移位寄存器的一種實施方式。
圖18表示了移位寄存器的電路結(jié)構(gòu)。圖18所示的移位寄存器包括多個觸發(fā)器，即觸發(fā)器5701_1到5701_n。移位寄存器通過輸入第一時鐘信號、第二時鐘信號、啟動脈沖信號、和復(fù)位信號來操作。下面說明圖18所示的移位寄存器的連接關(guān)系。第一級的觸發(fā)器5701_1連接到第一布線5711、第二布線5712、第四布線5714、第五布線5717、第七布線5717_1、和第七布線5717_2。第二級的觸發(fā)器5701_2連接到第三布線5713、第四布線5714、第五布線5715、第七布線5717_1、5717_2、和第七布線5717_3。以相似方式，第i級的觸發(fā)器5701_i (觸發(fā)器5701_1到觸發(fā)器5701_n中的某一個)連接到第二布線5712和第三布線5713中的一個、第四布線5714、第五布線5715、第七布線5717_1-l、第七布線5717_1、和第七布線5717_i+l。此處，當(dāng)“ i ”為奇數(shù)時，第i級的觸發(fā)器5701」連接到第二布線5712 ;當(dāng)“i”為偶數(shù)時，第i級的觸發(fā)器5701」連接到第三布線5713。第n級的觸發(fā)器5701_n連接到第二布線5712和第三布線5713中的一個、第四布線5714、第五布線5715、第七布線5717_n-l、第七布線5717_n、和第六布線5716。注意，第一布線5711、第二布線5712、第三布線5713、和第六布線5716可以分別被稱為第一信號線、第二信號線、第三信號線、和第四信號線。第四布線5714和第五布線5715可以分別被稱為第一電源線和第二電源線。接下來，圖19表示了圖18所示的觸發(fā)器的細(xì)節(jié)。圖19所示的觸發(fā)器包括第一薄膜晶體管5571、第二薄膜晶體管5572、第三薄膜晶體管5573、第四薄膜晶體管5574、第五薄膜晶體管5575、第六薄膜晶體管5576、第七薄膜晶體管5577、和第八薄膜晶體管5578。第一薄膜晶體管5571、第二薄膜晶體管5572、第三薄膜晶體管5573、第四薄膜晶體管5574、第五薄膜晶體管5575、第六薄膜晶體管5576、第七薄膜晶體管5577、和第八薄膜晶體管5578的每一個都是n溝道晶體管并當(dāng)柵-源電壓(Vgs)超過閾值電壓(Vth)時開啟。另外，圖19所不的觸發(fā)器包括第一布線5501、第二布線5502、第三布線5503、第四布線5504、第五布線5505、和第六布線5506。注意，雖然此處所有的薄膜晶體管都為增強(qiáng)型n溝道晶體管；但本發(fā)明并不限于此。例如，驅(qū)動電路可以使用耗盡型n溝道晶體管來工作。接下來，在下文說明圖18所示的觸發(fā)器的連接。第一薄膜晶體管5571的第一電極(源電極和漏電極中的一個)被連接到第四布線5504。第一薄膜晶體管5571的第二電極(源電極和漏電極中的另一個)被連接到第三布線5503。第二薄膜晶體管5572的第一電極被連接到第六布線5506。第二薄膜晶體管5572的第二電極被連接到第三布線5503。第三薄膜晶體管5573的第一電極被連接到第五布線5505。第三薄膜晶體管5573的第二電極被連接到第二薄膜晶體管5572的柵電極。第三薄膜晶體管5573的柵電極被連接到第五布線5505。第四薄膜晶體管5574的第一電極被連接到第六布線5506。第四薄膜晶體管5574的第二電極被連接到第二薄膜晶體管5572的柵電極。第四薄膜晶體管5574的柵電極被連接到第一薄膜晶體管5571的柵電極。
第五薄膜晶體管5575的第一電極被連接到第五布線5505。第五薄膜晶體管5575的第二電極被連接到第一薄膜晶體管5571的柵電極。第五薄膜晶體管5575的柵電極被連接到第一布線5501。第六薄膜晶體管5576的第一電極被連接到第六布線5506。第六薄膜晶體管5576的第二電極被連接到第一薄膜晶體管5571的柵電極。第六薄膜晶體管5576的柵電極被連接到第二薄膜晶體管5572的柵電極。第七薄膜晶體管5577的第一電極被連接到第六布線5506。第七薄膜晶體管5577的第二電極被連接到第一薄膜晶體管5571的柵電極。第七薄膜晶體管5577的柵電極被連接到第二布線5502。第八薄膜晶體管5578的第一電極被連接到第六布線5506。第八薄膜晶體管5578的第二電極被連接到第二薄膜晶體管5572的柵電極。第八薄膜晶體管5578的柵電極被連接到第一布線5501。注意，第一薄膜晶體管5571的柵電極、第四薄膜晶體管5574的柵電極、第五薄膜晶體管5575的第二電極、第六薄膜晶體管5576的第二電極、和第七薄膜晶體管5577的第二電極所連接的點被稱為節(jié)點5543。第二薄膜晶體管5572的柵電極、第三薄膜晶體管5573的第二電極、第四薄膜晶體管5574的第二電極、第六薄膜晶體管5576的柵電極、和第八薄膜晶體管5578的第二電極所連接的點被稱為節(jié)點5544。注意，第一布線5501、第二布線5502、第三布線5503、和第四布線5504可以分別被
稱為第一信號線、第二信號線、第三信號線、和第四信號線。第五信號線5505和第六信號線5506可以分別被稱為第一電源線和第二電源線。在第i級的觸發(fā)器5701」中，圖19中的第一布線5501被連接到圖18中的第七布線5717」-1。圖19中的第二布線5502被連接到圖18中的第七布線5717」+1。圖19中的第三布線5503被連接到圖18中的第七布線5717」。圖19中的第六布線5506被連接到第五布線5715。如果“ i ”為奇數(shù)，那么圖19中的第四布線5504被連接到圖18中的第二布線5712 ;如果“i”為偶數(shù)，那么圖19中的第四布線5504被連接到圖18中的第三布線5713。另外，圖19中的第五布線5505被連接到圖18中的第四布線5714。注意，在第一級的觸發(fā)器5701_1中，圖19中的第一布線5501被連接到圖18中的第一布線5711。另外，在第n級的觸發(fā)器5701_11中，圖19中的第二布線5502被連接到圖18中的第六布線5716。另外，信號線驅(qū)動電路和掃描線驅(qū)動電路可以只使用實施方式I到3中的任一個所述的n溝道TFT形成。實施方式I到3中的任一個所述的n溝道TFT具有高遷移率，從而可以提高驅(qū)動電路的驅(qū)動頻率。另外，通過使用In-Ga-Zn-O類非單晶膜的源或漏區(qū)，可以降低寄生電容；因而，實施方式I到3中的任一個所述的n溝道TFT具有高的頻率特性(稱為f特性)。例如，用實施方式I到3中的任一個所述的n溝道TFT形成的掃描線驅(qū)動電路可以高速工作，從而可以提高巾貞頻并實現(xiàn)插入全黑圖像(black image)等。另外，當(dāng)增加掃描線驅(qū)動電路中晶體管的溝道寬度或者配置多個掃描線驅(qū)動電路時，例如，可以實現(xiàn)更高的幀頻。當(dāng)配置多個掃描線驅(qū)動電路時，用于驅(qū)動偶數(shù)行掃描線的掃描線驅(qū)動電路被配置于一側(cè)上，而用于驅(qū)動奇數(shù)行掃描線的掃描線驅(qū)動電路被配置于對置的一側(cè)上；因而，可以實現(xiàn)幀頻上的增加。另外，將多個掃描線驅(qū)動電路用于將信號輸出到同一條掃描線在增大顯示裝置尺寸方面是有利的。另外，當(dāng)制造作為顯示裝置的示例的有源矩陣發(fā)光顯示裝置時，在至少一個像素中設(shè)置多個薄膜晶體管，因而優(yōu)選地設(shè)置多個掃描線驅(qū)動電路。圖14B為有源矩陣發(fā)光顯示裝置的示例的框圖。圖14B中所示的發(fā)光顯示裝置在襯底5400上方包括:像素部分5401，其包括每個都配置有顯示元件的多個像素；選擇像素的第一掃描線驅(qū)動電路5402和第二掃描線驅(qū)動電路5404 ;和控制輸入到所選像素的視頻信號的信號線驅(qū)動電路5403。當(dāng)輸入到圖14B所示的發(fā)光顯示裝置的像素的視頻信號為數(shù)字信號時，通過切換晶體管的導(dǎo)通/關(guān)斷來使像素處于發(fā)光態(tài)或非發(fā)光態(tài)。因而，可以使用面積比率灰度驅(qū)動法(area ratio grayscalemethod)或者時間比率灰度驅(qū)動法(time ratio grayscalemethod)來顯示灰度。面積比率灰度驅(qū)動法是指這樣的驅(qū)動方法:利用該方法，一個像素被劃分成多個子像素并且相應(yīng)的子像素基于視頻信號被單獨(dú)驅(qū)動從而顯示灰度。此外，時間比率灰度驅(qū)動法是指這樣的驅(qū)動方法:利用該方法，對像素處于發(fā)光態(tài)的期間進(jìn)行控制從而顯示灰度。由于發(fā)光元件的響應(yīng)速度高于液晶元件等，所以發(fā)光元件比液晶顯示元件更適合于時間比率灰度驅(qū)動法。特別地，在用時間灰度法顯示的情況中，一個幀期間被劃分成多個子幀期間。然后，根據(jù)視頻信號，像素中的發(fā)光元件在相應(yīng)的子幀期間被設(shè)為處于發(fā)光態(tài)或非發(fā)光態(tài)。通過將一個幀劃分成多個子幀，可以使用視頻信號來控制在一個幀期間中像素發(fā)光的時間總長度，從而顯示灰度。在圖14B所示的發(fā)光顯示裝置中，在兩個開關(guān)TFT被設(shè)置于一個像素中的情況下，第一掃描線驅(qū)動電路5402生成輸入到用作開關(guān)TFT中的一個的柵布線的第一掃描線上的信號，而第二掃描線驅(qū)動電路5404生成輸入到用作開關(guān)TFT中的另一個的柵布線的第二掃描線上的信號；然而，一個掃描線驅(qū)動電路可以生成輸入到第一掃描線的信號和輸入到第二掃描線的信號全部兩個信號。另外，例如，存在這樣的可能性，即:根據(jù)在一個像素中所包括的開關(guān)TFT的數(shù)量，在每個像素中配置用于控制開關(guān)元件的操作的多個掃描線。在該情況下，一個掃描線驅(qū)動電路可以生成輸入到所述多個掃描線的所有信號，或者多個掃描線驅(qū)動電路可以生成輸入到所述多個掃描線的信號。另外，還是在發(fā)光顯示裝置中，可以包括驅(qū)動電路中的n溝道TFT的驅(qū)動電路的一部分可以形成在與像素部分的薄膜晶體管相同的襯底上方。替代地，信號線驅(qū)動電路和掃描線驅(qū)動電路可以只使用實施方式2中所述的n溝道TFT形成。另外，上述驅(qū)動電路可以被用于使用電連接到開關(guān)元件的元件來驅(qū)動電子墨水的電子紙，而不只限于應(yīng)用于液晶顯示裝置或發(fā)光顯示裝置。電子紙也被稱為電泳顯示裝置(電泳顯示器)，其優(yōu)點在于其可讀性水平與普通紙相當(dāng)，電子紙相比于其它顯示裝置具有更低的功耗，并且可以被制造得更薄更輕。電泳顯示器可以具有各種實施方式。電泳顯示器包含分散于溶劑或溶質(zhì)中的多個微囊，每個微囊包括帶正電的第一顆粒和帶負(fù)電的第二顆粒。通過對微囊施加電場，使微囊中的顆粒沿相反的方向移動并且只有聚集于一側(cè)上的顆粒的色彩可以被呈現(xiàn)出來。注意，第一顆粒和第二顆粒的每個都包括色素(pigment)并且沒電場就不會移動。另外，第一顆粒和第二顆粒的色彩(所述色彩包括無色或無色素)彼此不同。
這樣，電泳顯示器是利用所謂的電泳效應(yīng)從而將具有高介電常數(shù)的物質(zhì)移動到高電場區(qū)域的顯示器。將上述微囊分散遍布在溶劑中的溶液被稱為電子墨水。該電子墨水可以被印刷在玻璃、塑料、布、或紙等的表面上。另外，通過使用濾色片(color filter)或具有色素的顆粒，還能夠?qū)崿F(xiàn)彩色顯示。另外，如果多個上述的微囊以被夾在兩個電極之間的方式被適當(dāng)?shù)嘏渲糜谟性淳仃囈r底之上，就可以實現(xiàn)有源矩陣顯示裝置，并可以通過將電場施加到微囊來進(jìn)行顯示。例如，可以使用利用實施方式2的薄膜晶體管所得到的有源矩陣襯底。注意，微囊中的第一顆粒和第二顆?？梢悦總€都由選自導(dǎo)電材料、絕緣材料、半導(dǎo)體材料、磁性材料、液晶材料、鐵電材料、電致發(fā)光材料、電致變色材料、或磁泳材料中的單一材料構(gòu)成，或者由任意這些材料的復(fù)合材料構(gòu)成。經(jīng)過上述步驟，可以制造高可靠性的顯示裝置作為半導(dǎo)體器件。本實施方式所述的結(jié)構(gòu)可以適當(dāng)?shù)嘏c其它實施方式中的任意所述結(jié)構(gòu)進(jìn)行組合。[實施方式5]制造實施方式I到3的任一個所述的薄膜晶體管，并且可以使用用于像素部分和驅(qū)動電路的薄膜晶體管來制造具有顯示功能的半導(dǎo)體器件(也被稱為顯示裝置)。本實施方式中，制造了薄膜晶體管，并且可以使用用于像素部分和驅(qū)動電路的薄膜晶體管來制造具有顯示功能的半導(dǎo)體器件(也被稱為顯示裝置)。另外，驅(qū)動電路的一部分或全部可以使用實施方式I到3的任一個所述的薄膜晶體管而被形成于與像素部分相同的襯底之上，由此可以得到面板上系統(tǒng)(system-on-panel)。顯示裝置包括顯示元件。作為顯示元件,可以使用液晶元件(也被稱為液晶顯示元件)或者發(fā)光元件(也被稱為發(fā)光顯示元件)。發(fā)光元件的類別中包括亮度受電流或電壓控制的元件，并且具體地，包括無機(jī)電致發(fā)光(EL)元件、有機(jī)EL元件等。另外，可以使用對比度被電效應(yīng)改變的顯示介質(zhì)，諸如電子墨水。另外，顯示裝置包括其中密封了顯示元件的面板，在面板上安裝了包括控制器等IC的模塊。本發(fā)明的本實施方式涉及包括與在顯示裝置制造過程中完成顯示元件之前的元件襯底的一個實施方式，且兀件襯底配置有用于向多個像素的每一個中的顯不兀件供應(yīng)電流的單元。具體地，元件襯底可以處于以下狀態(tài):只提供了顯示元件的像素電極的狀態(tài)；在形成了要成為像素電極的導(dǎo)電膜后且在導(dǎo)電膜被蝕刻以形成像素電極之前的狀態(tài)；或者其它任意狀態(tài)。注意，本說明書中的顯示裝置是指圖像顯示裝置、顯示裝置、或者光源(包括發(fā)光裝置)。另外，顯示裝置在其類別中包括任意下列模塊:附著有諸如柔性印刷電路(FPC)、卷帶自動接合(tapeautomated bonding, TAB)帶、或者帶載封裝(tape carrier package,TCP)的連接器的模塊；具有在端部配置有印刷線路板的TAB帶或者TCP的模塊；和具有利用玻璃上芯片接合(chip on glass，COG)法直接安裝在顯示元件上的集成電路(IC)的模塊。在本實施方式中，結(jié)合圖22A-1到22B說明作為半導(dǎo)體器件的一個實施方式的液晶顯示面板的外觀和截面。圖22A-1和22A-2為面板的俯視圖，其中用密封劑4005將每個都包括實施方式I到3的任一個所述的In-Ga-Zn-O類非單晶膜作為氧化物半導(dǎo)體層的高可靠性的薄膜晶體管4010和4011、和液晶元件4013密封于第一襯底4001和第二襯底4006之間。圖22B為沿圖22A-1和22A-2的M-N線截取的截面圖。提供密封劑4005以包圍配置在第一襯底4001上的像素部分4002和掃描線驅(qū)動電路4004。第二襯底4006配置在像素部分4002和掃描線驅(qū)動電路4004上方。因此，利用第一襯底4001、密封劑4005、和第二襯底4006，將像素部分4002和掃描線驅(qū)動電路4004與液晶4008 —起密封起來。使用單晶半導(dǎo)體膜或者多晶半導(dǎo)體膜形成在單獨(dú)制備的襯底之上的掃描線驅(qū)動電路4003被安裝在第一襯底4001上方的由密封劑4005所包圍的區(qū)域以外的區(qū)域中。注意，單獨(dú)形成的驅(qū)動電路的連接方法不受特定限制，可以使用COG法、引線接合法、或TAB法等。圖22A-1表示了利用COG法安裝信號線驅(qū)動電路4003的示例，圖22A-2表示了利用TAB法安裝信號線驅(qū)動電路4003的示例。配置在第一襯底4001上方的像素部分4002和掃描線驅(qū)動電路4004包括多個薄膜晶體管。圖22B表示了像素部分4002中所包括的薄膜晶體管4010和掃描線驅(qū)動電路4004中所包括的薄膜晶體管4011。絕緣層4020和4021被配置于薄膜晶體管4010和4011上方。薄膜晶體管4010和4011每個都可以應(yīng)用實施方式I到3的任一個所述的包括In-Ga-Zn-O類非單晶膜作為半導(dǎo)體層的高可靠性的薄膜晶體管。在本實施方式中，薄膜晶體管4010和4011為n溝道薄膜晶體管。液晶元件4013所包括的像素電極層4030電連接到薄膜晶體管4010。液晶元件4013的對置電極層4031形成于第二襯底4006上。像素電極層4030、對置電極層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和對置電極層4031分別配置有每個都起取向膜的作用的絕緣層4032和絕緣層4033，液晶層4008隔著絕緣層4032和4033夾在像素電極層4030和對置電極層4031之間。注意，第一襯底4001和第二襯底4006可以使用玻璃、金屬(典型為不銹鋼)、陶瓷、或塑料形成。作為塑料的示例，可以使用纖維玻璃增強(qiáng)塑料(FRP)板、聚氟乙烯(PVF)膜、聚酯膜、或丙烯酸樹脂膜。另外，可以使用具有將鋁箔夾在PVF膜或聚酯膜之間的結(jié)構(gòu)的薄片。附圖標(biāo)記4035表示柱狀間隔件，它是通過選擇性地蝕刻絕緣膜而得到的，用于控制像素電極層4030和對置電極層4031之間的距離(單元間隙)。另外，也可以使用球形間隔件。另外，對置電極層4031被電連接到設(shè)置在與薄膜晶體管4010相同的襯底上方的公共電位線。利用公共連接部分，通過配置在該一對襯底之間的導(dǎo)電顆粒，將對置電極層4031連接到公共電位線。注意，導(dǎo)電顆粒包含在密封劑4005中。替代地，可以使用無需取向膜的藍(lán)相液晶。藍(lán)相是液晶相中的一種，它是在膽甾相液晶的溫度增加時，恰好在膽留相變成各向同性相之前產(chǎn)生的。因為藍(lán)相只產(chǎn)生于窄溫度范圍內(nèi)，所以將混合有5wt%或更多的手性劑的液晶合成物用于液晶層4008以改善溫度范圍。包括藍(lán)相液晶和手性劑的液晶合成物具有這樣的特征，即響應(yīng)速度短到IOy s到IOOy S，所以因液晶合成物具有光學(xué)各向同性而無需取向工藝，且視角依賴性小。注意，本實施方式的說明了透射型液晶顯示裝置的示例；然而，它也可以應(yīng)用于反射式液晶顯示裝置和半透射式液晶顯示裝置。
本實施方式中，說明了這樣的液晶顯示裝置的示例，其中將偏振片配置在比襯底更靠外側(cè)的位置(觀眾一側(cè))，且用于顯示元件的色彩層和電極層配置在比襯底更靠內(nèi)側(cè)的位置；然而，偏振片可以被配置在比襯底更靠內(nèi)側(cè)的位置。偏振片和色彩層的疊層結(jié)構(gòu)不限于本實施方式，而可以根據(jù)偏振片和色彩層的材料或制造步驟的條件適當(dāng)設(shè)定。另外，可以配置起黑底(black matrix)作用的遮光膜。在本實施方式中，為了減小薄膜晶體管表面的不均勻性并提高薄膜晶體管的可靠性，用起保護(hù)層作用的絕緣層和平坦化絕緣膜(絕緣層4020和4021)覆蓋由實施方式I到3得到的薄膜晶體管。注意，配置保護(hù)膜以防止諸如有機(jī)物質(zhì)、金屬、或空氣中飄浮的濕氣等污染物雜質(zhì)的進(jìn)入，且該保護(hù)膜優(yōu)選地為致密膜(dense film)。保護(hù)膜可以利用濺射法由使用氧化硅膜、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/或氮氧化鋁膜構(gòu)成的單層或疊層形成。雖然在本實施方式中，保護(hù)膜由濺射法形成；但本實施方式不特定受此限制。保護(hù)膜可以利用各種方法形成。此處，形成具有疊層結(jié)構(gòu)的絕緣層4020作為保護(hù)膜。此處，利用濺射法形成氧化硅膜作為絕緣層4020的第一層，并利用濺射法形成氧化硅膜。使用氧化硅膜作為保護(hù)膜具有防止用作源和漏電極層的鋁膜的小丘(hillock)的效果。作為保護(hù)膜的第二層，形成絕緣層。在本實施方式中，作為絕緣層4020的第二層，利用濺射法形成氮化硅膜。使用氮化硅膜作為保護(hù)膜可以防止鈉等移動離子進(jìn)入半導(dǎo)體區(qū)，從而可以抑制TFT的電特性上的變化。在形成保護(hù)膜后，氧化物半導(dǎo)體層可以被退火(在300°C到400°C下)。形成絕緣層4021作為起平坦化絕緣膜。作為絕緣層4021，可以使用耐熱的有機(jī)材料，諸如聚酰亞胺、丙烯酸、苯并環(huán)丁烯、聚酰胺、或環(huán)氧樹脂。除了這種有機(jī)材料之外，還可以使用低介電常數(shù)材料 (低k材料)、硅氧烷類樹脂、PSG (磷硅酸鹽玻璃)、或BPSG (硼磷硅酸鹽玻璃)等。注意，可以通過層疊由這些材料形成的多個絕緣膜形成絕緣層4021。注意，硅氧烷類樹脂是由作為原材料的硅氧烷類材料形成并具有S1-O-Si鍵的樹月旨。硅氧烷類樹脂可以包括有機(jī)基團(tuán)(例如烷基或芳基)或氟基團(tuán)作為取代基。另外，有機(jī)基團(tuán)可以包括氟基團(tuán)。在絕緣層4021的形成方法上沒有特定限制，根據(jù)材料可以采用下列方法:濺射法、SOG法、旋涂法、浸潰法、噴涂法、液滴釋放法(例如噴墨法、絲網(wǎng)印刷法、或膠印法等)、刮刀法、棍式涂敷器(rolIcoater)、簾式涂敷器(curtain coater)、以及刮刀式涂敷器(knifecoater)等方法。當(dāng)使用材料溶液形成絕緣層4021時,可以在絕緣層4021的烘焙步驟的同時將半導(dǎo)體層退火(在300°C到400°C下)。絕緣層4021的烘焙步驟也用作半導(dǎo)體層的退火步驟，從而可以有效地制造顯示裝置。像素電極層4030和對置電極層4031可以使用透光導(dǎo)電材料諸如含氧化鎢的氧化銦、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(以下稱為IT0)、氧化銦鋅、或添加了氧化硅的氧化銦錫等材料來形成?？梢詫瑢?dǎo)電高分子(也稱為導(dǎo)電聚合物)的導(dǎo)電合成物用于形成像素電極層4030和對置電極層4031。由導(dǎo)電合成物形成的像素電極優(yōu)選地具有小于或等于10000歐姆/方塊的薄層電阻以及在550nm波長處大于或等于70%的透光率。另外，導(dǎo)電合成物中所包含的導(dǎo)電高分子的電阻率優(yōu)選地小于或等于0.1Q cm。
作為導(dǎo)電高分子，可以使用所謂的電子共軛導(dǎo)電聚合物。作為其示例，可以給出聚苯胺或其衍生物、聚吡咯(polypyirole)或其衍生物、聚噻吩或其衍生物、以及它們中的兩種或更多種的共聚物等。另外，從FPC 4018將各種信號和電位供給到單獨(dú)形成的信號線驅(qū)動電路4003、掃描線驅(qū)動電路4004、或者像素部分4002。在本實施方式中，使用與液晶元件4013中所包括的像素電極層4030相同的導(dǎo)電膜形成連接端子電極4015，并使用與薄膜晶體管4010和4011的源和漏電極層相同的導(dǎo)電膜形成端子電極4016。連接端子電極4015經(jīng)由各向異性導(dǎo)電膜4019電連接到FPC4018中所包括的端子。圖22A-1到22B表示了信號線驅(qū)動電路4003被單獨(dú)形成和安裝于第一襯底4001上的示例；然而，本實施方式不限于此結(jié)構(gòu)。掃描線驅(qū)動電路可以被單獨(dú)形成然后安裝，或者只有信號線驅(qū)動電路的一部分或掃描線驅(qū)動電路的一部分可以被單獨(dú)形成然后安裝。圖23表示了通過使用應(yīng)用實施方式I到3中任意所述的TFT制造的TFT襯底2600來形成液晶顯示模塊作為半導(dǎo)體器件的示例。圖23表示了液晶顯示模塊的示例，其中TFT襯底2600和對置襯底2601由密封劑2602相互固定，并且在襯底之間配置包括TFT等的像素部分2603、包括液晶層的顯示元件2604、色彩層2605、和偏振片2606以形成顯示區(qū)域。需要色彩層2605以進(jìn)行彩色顯示。在RGB系統(tǒng)的情況中，為相應(yīng)的像素提供對應(yīng)于紅、綠、和藍(lán)色的色彩層。偏振片2606和2607以及擴(kuò)散板2613被配置在TFT襯底2600和對置襯底2601的外側(cè)。光源包括冷陰極管2610和反射板2611，而電路襯底2612經(jīng)由柔性線路板2609被連接到TFT襯底2600的布線電路部分2608并且包括外部電路諸如控制電路或者電源電路。偏振片和液晶層可以夾著延遲板(retardation plate)被層疊起來。對于液晶顯示模塊，可以使用TN (扭曲向列相)模式、IPS (面內(nèi)轉(zhuǎn)換)模式、邊緣場轉(zhuǎn)換(FFS)模式、多疇垂直取向(MVA,mult1-domain vertical alignment)模式、圖案化垂直取向(PVA, patterned vertical alignment)模式、軸對稱取向微單元(ASM)模式、光學(xué)補(bǔ)償雙折射(OCB)模式、鐵電液晶(FLC)模式、或反鐵電液晶(AFLC)模式等。經(jīng)過上述工藝，可以制造高可靠性的顯示裝置作為半導(dǎo)體器件。注意，本實施方式所述的結(jié)構(gòu)可以適當(dāng)?shù)嘏c其它實施方式中的任意結(jié)構(gòu)進(jìn)行組
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口 o[實施方式6]本實施方式中，說明電子紙的示例作為應(yīng)用了實施方式I到3中任意所述的薄膜晶體管的半導(dǎo)體器件。圖13表示了有源矩陣電子紙作為半導(dǎo)體器件的示例。用于半導(dǎo)體器件的薄膜晶體管581可以按與實施方式I到3中任意所述的薄膜晶體管相似的方式制造。圖13中的電子紙是使用扭轉(zhuǎn)球顯示系統(tǒng)(twisting ball displaysystem)的顯示裝置的示例。扭轉(zhuǎn)球顯示系統(tǒng)是指這樣的方法，其中每個都著色成黑色和白色的球形顆粒被排列在顯示元件的第一電極層和第二電極層之間，并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顆粒的取向，從而進(jìn)行顯示。
被密封于襯底580和襯底596之間的薄膜晶體管581為具有底柵結(jié)構(gòu)的薄膜晶體管，其源或漏電極層經(jīng)由形成于絕緣層583、584、和585中的接觸孔而電連接到第一電極層587。在第一電極層587和第二電極層588之間，配置每個都具有黑色區(qū)域590a、白色區(qū)域590b、以及圍繞這些區(qū)域的由液體填充的空腔594的球形顆粒589。圍繞球形顆粒589的空間由填充物595諸如樹脂所填充(見圖13)。在本實施方式中，第一電極層587對應(yīng)于像素電極，第二電極層588對應(yīng)于公共電極。第二電極層588電連接到配置于與薄膜晶體管581相同的襯底之上的公共電位線。利用公共連接部分，第二電極層588通過設(shè)置在該一對襯底之間的導(dǎo)電顆粒而與公共電位線電連接。另外，作為扭轉(zhuǎn)球的替代，也可以使用電泳元件。使用直徑為約10 ii m到200 U m的微囊，其中密封了透明液體、帶正電的白色微粒、和帶負(fù)電的黑色微粒。在配置于第一電極層和第二電極層之間的微囊中，當(dāng)利用第一電極層和第二電極層施加電場時，白色微粒和黑色微粒朝相互相反的一側(cè)移動，從而顯示白色或黑色。使用該原理的顯示元件為電泳顯示元件并且通常被稱為電子紙。電泳顯示元件的反射率高于液晶顯示裝置，因而，不需要輔助光，功耗低，并且在暗處也可以識別顯示部分。另外，即使在不向顯示部分供電時，圖像一旦已經(jīng)被顯示就能被保持。因此，即使具有顯示功能的半導(dǎo)體器件(其可以被簡稱為顯示裝置或配置有顯示裝置的半導(dǎo)體器件)遠(yuǎn)離電波源，所顯示的圖像也可以被存儲。經(jīng)過上述工藝，可以制造高可靠性的顯示裝置作為半導(dǎo)體器件。注意，本實施方式所述的結(jié)構(gòu)可以適當(dāng)?shù)嘏c其它實施方式中的任意結(jié)構(gòu)進(jìn)行組
八
口 o[實施方式7]在本實施方式中，作為應(yīng)用了實施方式I到3中所述的任意的薄膜晶體管的半導(dǎo)體器件的示例說明了發(fā)光顯示裝置。作為顯示裝置中所包括的顯示元件，此處說明利用電致發(fā)光的發(fā)光元件。根據(jù)發(fā)光材料是有機(jī)化合物還是無機(jī)化合物對利用電致發(fā)光的發(fā)光元件進(jìn)行分類。通常，前者被稱為有機(jī)EL元件,而后者被稱為無機(jī)EL元件。在有機(jī)EL元件中，通過對發(fā)光元件施加電壓，電子和空穴被分別從一對電極注入到包含發(fā)光有機(jī)化合物的層中，從而使電流流動。載流子(電子和空穴)復(fù)合，從而激發(fā)發(fā)光有機(jī)化合物。發(fā)光有機(jī)化合物從激發(fā)態(tài)返回到基態(tài)，由此發(fā)光。由于這種機(jī)制，該發(fā)光元件被稱為電流激發(fā)發(fā)光元件。無機(jī)EL元件根據(jù)它們的元件結(jié)構(gòu)被劃分成分散型無機(jī)EL元件和薄膜型無機(jī)EL元件。分散型無機(jī)EL元件具有發(fā)光層，其中發(fā)光材料的顆粒被分散在粘合劑中，并且它的發(fā)光機(jī)制為利用施主能級和受主能級的施主一受主復(fù)合型發(fā)光。薄膜型無機(jī)EL元件具有這樣的結(jié)構(gòu):在電介質(zhì)層之間夾著發(fā)光層，并進(jìn)一步被夾在電極之間；它的發(fā)光機(jī)制為利用金屬離子的內(nèi)層電子躍遷的局部型(localized type)發(fā)光。注意,此處使用有機(jī)EL元件作為發(fā)光元件進(jìn)行說明。圖20表示了可以采用數(shù)字時間灰度驅(qū)動(digital time grayscaledriving)的像素結(jié)構(gòu)的示例，作為應(yīng)用了本發(fā)明的實例的半導(dǎo)體器件的示例。下面說明可以采用數(shù)字時間灰度驅(qū)動的像素的結(jié)構(gòu)和操作。此處，一個像素包括每個都包括氧化物半導(dǎo)體層(In-Ga-Zn-O類非單晶膜)作為溝道形成區(qū)且每個都如實施方式I到3的任一個所述的兩個n溝道晶體管。
像素6400包括開關(guān)晶體管6401、驅(qū)動晶體管6402、發(fā)光元件6404、和電容6403。開關(guān)晶體管6401的柵極被連接到掃描線6406，開關(guān)晶體管6401的第一電極(源電極和漏電極中的一個)被連接到信號線6405，而開關(guān)晶體管6401的第二電極(源電極和漏電極中的另一個)被連接到驅(qū)動晶體管6402的柵極。驅(qū)動晶體管6402的柵極經(jīng)由電容6403被連接到電源線6407，驅(qū)動晶體管6402的第一電極被連接到電源線6407，而驅(qū)動晶體管6402的第二電極被連接到發(fā)光元件6404的第一電極(像素電極)。發(fā)光元件6404的第二電極對應(yīng)于公共電極6408。公共電極6408電連接到形成于相同襯底之上的公共電位線，使用連接部分作為公共連接部分可以獲得具有如圖1A、圖2A、或圖3A所示的結(jié)構(gòu)。發(fā)光元件6404的第二電極(公共電極6408)被設(shè)為低電源電位。注意，所述低電源電位為關(guān)于對電源線6407所設(shè)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、或OV等。高電源電位和低電源電位之間的電位差被施加到發(fā)光元件6404并且電流被供給到發(fā)光元件6404，使得發(fā)光元件6404發(fā)光。此處，為了讓發(fā)光元件6404發(fā)光，每個電位都被設(shè)定為使得高電源電位和低電源電位之間的電位差為正向閾值電壓或更高。注意，驅(qū)動晶體管6402的柵電容可以被用于代替電容6403，從而可以省略電容6403。驅(qū)動晶體管6402的柵電容可以被形成于溝道區(qū)和柵電極之間。在電壓輸入電壓驅(qū)動法的情況下，視頻信號被輸入到驅(qū)動晶體管6402的柵極使得驅(qū)動晶體管6402處于充分地導(dǎo)通和關(guān)斷這兩個狀態(tài)中的某一個狀態(tài)。即，驅(qū)動晶體管6402工作在線性區(qū)。因為驅(qū)動晶體管6402工作在線性區(qū)，所以比電源線6407的電壓更高的電壓被施加到驅(qū)動晶體管6402的柵極。注意，比(電源線的電壓十驅(qū)動晶體管6402的Vth)更高或相等的電壓被施加到信號線6405。在進(jìn)行模擬灰度驅(qū)動而非數(shù)字時間灰度驅(qū)動的情況下，通過改變信號輸入可以使用如圖20所示那樣的相同像素結(jié)構(gòu)。在進(jìn)行模擬灰度驅(qū)動的情況中，比(發(fā)光元件6404的正向電壓+驅(qū)動晶體管的Vth)更高或相等的電壓被施加到驅(qū)動晶體管6402的柵極。發(fā)光元件6404的正向電壓表示要獲得所需亮度時的電壓，并且至少包括正向閾值電壓。輸入使驅(qū)動晶體管6402工作在飽和區(qū)的視頻信號，使得電流可以被供給到發(fā)光元件6404。為了讓驅(qū)動晶體管6402工作在飽和區(qū)，電源線6407的電位被設(shè)得高于驅(qū)動晶體管6402的柵電位。當(dāng)使用模擬視頻信號時，可以將符合視頻信號的電流供給到發(fā)光元件6404并進(jìn)行模擬灰度驅(qū)動。注意，像素結(jié)構(gòu)并不限于圖20中所示。例如，可以對圖20所示的像素添加開關(guān)、電阻、電容、晶體管、或邏輯電路等。接下來，結(jié)合圖21A到21C說明發(fā)光元件的結(jié)構(gòu)。用n溝道驅(qū)動TFT作為示例說明像素的截面結(jié)構(gòu)。用于圖21A到21C所示的半導(dǎo)體器件的驅(qū)動TFT 7001、7011、和7021可以按與實施方式I到3的任一個所述的薄膜晶體管相似的方式制造，并且是每個都包括In-Ga-Zn-O類非單晶膜作為半導(dǎo)體層的高可靠性的薄膜晶體管。為了提取從發(fā)光元件發(fā)出的光，陽極和陰極中的至少一個需要透光。薄膜晶體管和發(fā)光元件被形成于襯底上方。發(fā)光元件可以具有:頂部發(fā)光結(jié)構(gòu)，其中經(jīng)由與襯底相對置的表面提取發(fā)光；底部發(fā)光結(jié)構(gòu)，其中經(jīng)由襯底一側(cè)上的表面提取發(fā)光；或者雙發(fā)光結(jié)構(gòu)，其中經(jīng)由與襯底相對置的表面和襯底一側(cè)上的表面提取發(fā)光。本發(fā)明實施方式的像素結(jié)構(gòu)可以被應(yīng)用于具有任意這些發(fā)光結(jié)構(gòu)的發(fā)光元件。結(jié)合圖21A說明具有頂部發(fā)光結(jié)構(gòu)的發(fā)光元件。圖21A為像素的截面圖，是驅(qū)動TFT 7001為n溝道TFT并且光從發(fā)光元件7002發(fā)射到陽極7005 —側(cè)的情況。在圖21A中，發(fā)光元件7002的陰極7003電連接到驅(qū)動TFT7001，且發(fā)光層7004和陽極7005按此順序?qū)盈B于陰極7003上方。陰極7003可以使用各種導(dǎo)電材料形成，只要它們具有低功函數(shù)并且反射光即可。例如，優(yōu)選地使用Ca、Al、MgAg、或AlLi等。發(fā)光層7004可以使用單層或?qū)盈B的多層來形成。當(dāng)使用多層形成發(fā)光層7004時，通過將電子注入層、電子傳輸層、發(fā)光層、空穴傳輸層、和空穴注入層按此順序?qū)盈B于陰極7003上方來形成發(fā)光層7004。不需要形成所有這些層。陽極7005使用透光導(dǎo)電材料諸如含氧化鎢的氧化銦、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(以下稱為IT0)、氧化銦鋅、或添加了氧化硅的氧化銦錫的膜來形成。發(fā)光元件7002對應(yīng)于在陰極7003和陽極7005之間夾著發(fā)光層7004的區(qū)域。在圖21A所示像素的情況中，光如箭頭所示那樣從發(fā)光元件7002發(fā)射到陽極7005 —側(cè)。接下來，結(jié)合圖21B說明具有底部發(fā)光結(jié)構(gòu)的發(fā)光元件。圖21B為像素的截面圖，是驅(qū)動TFT 7011為n溝道TFT并且光從發(fā)光元件7012發(fā)射到陰極7013 —側(cè)的情況。在圖21B中，發(fā)光元件7012的陰極7013形成在電連接到驅(qū)動TFT 7011的透光導(dǎo)電膜7017的上方，而發(fā)光層7014和陽極7015按此順序?qū)盈B于陰極7013上方。當(dāng)陽極7015具有透光特性時，可以形成用于反射或阻擋光的遮光膜7016以覆蓋陽極7015。對于陰極7013，如圖21A的情況那樣可以使用各種材料，只要它們是具有低功函數(shù)的導(dǎo)電材料即可。陰極7013被形成為可以透光的厚度(優(yōu)選地，為約5nm到30nm)。例如，可以將厚度為20nm的招膜用作陰極7013。以與圖21A的情況相似的方式，發(fā)光層7014可以使用單層或?qū)盈B的多層來形成。陽極7015不需要透光，但可以使用如圖21A的情況那樣的透光導(dǎo)電材料來形成。作為遮光膜7016，例如可以使用反射光的金屬等；然而，并不限于金屬膜。例如，也可以使用添加了黑色素的樹脂等。發(fā)光元件7012對應(yīng)于發(fā)光層7014被夾在陰極7013和陽極7015之間的區(qū)域。在圖21B所示像素的情況中，光如箭頭所示那樣從發(fā)光元件7012發(fā)射到陰極7013 —側(cè)。接下來，結(jié)合圖21C說明具有雙發(fā)光結(jié)構(gòu)的發(fā)光元件。在圖21C中，發(fā)光元件7022的陰極7023形成于電連接到驅(qū)動TFT 7021的透光導(dǎo)電薄膜7027上方，而發(fā)光層7024和陽極7025按此順序?qū)盈B于陰極7023上方。如圖21A的情況那樣，陰極7023可以使用各種材料來形成，只要它們是具有低功函數(shù)的導(dǎo)電材料即可。陰極7023被形成為可以透光的厚度。例如，可以將厚度為20nm的鋁膜用作陰極7023。與圖21A的情況相似，發(fā)光層7024可以使用單層或?qū)盈B的多層來形成。陽極7025可以使用如圖21A的情況那樣的透光導(dǎo)電材料來形成。發(fā)光元件7022對應(yīng)于陰極7023、發(fā)光層7024、和陽極7025相互重疊的區(qū)域。在圖21C所示像素的情況中，光如箭頭所示那樣從發(fā)光元件7022發(fā)射到陽極7025 —側(cè)和陰極7023 —側(cè)。注意，雖然此處以有機(jī)EL元件作為發(fā)光元件進(jìn)行了說明，但是也可以設(shè)置無機(jī)EL元件作為發(fā)光元件。在本實施方式中，說明了控制發(fā)光元件的驅(qū)動的薄膜晶體管(驅(qū)動TFT)電連接到發(fā)光元件的示例；然而，可以采用用于電流控制的TFT連接在驅(qū)動TFT和發(fā)光元件之間的結(jié)構(gòu)。本實施方式所述的半導(dǎo)體器件不限于圖21A到21C所示的結(jié)構(gòu)，而可以基于根據(jù)本發(fā)明所述技術(shù)的精神作出各種方式的修改。下面，結(jié)合圖24A到24B說明作為應(yīng)用了實施方式I到3中任意所述的薄膜晶體管的的半導(dǎo)體器件的一個實施方式的發(fā)光顯示面板(也被稱為發(fā)光面板)的外觀和截面。圖24A為面板的俯視圖，其中用密封劑將形成在第一襯底4051上方的和發(fā)光兀件密封于第一襯底和第二襯底之間。圖24B為沿圖24A的H-1線截取的截面圖。提供密封劑4505以包圍配置于第一襯底4501上方的像素部分4502、信號線驅(qū)動電路4503a和4503b、和掃描線驅(qū)動電路4504a和4504b。另外，第二襯底4506配置于像素部分4502、信號線驅(qū)動電路4503a和4503b、和掃描線驅(qū)動電路4504a和4504b上方。因此，利用第一襯底4501、密封劑4505、和第二襯底4506，將像素部分4502、信號線驅(qū)動電路4503a和4503b、和掃描線驅(qū)動電路4504a和4504b與填充物4507 —起密封起來。優(yōu)選地，用具有高氣密性和低脫氣性的保護(hù)膜(諸如層壓膜(laminate film)或紫外線固化樹脂膜)或者覆蓋材料來封裝(密封)面板，如上所述，使得面板不被暴露于外部空氣。形成于第一襯底4501上方的像素部分4502、信號線驅(qū)動電路4503a和4503b、和掃描線驅(qū)動電路4504a和4504b的每個都包括多個薄膜晶體管，且像素部分4502所包括的薄膜晶體管4510和信號線驅(qū)動電路4503a所包括的薄膜晶體管4509如圖24B的示例所
/Jn o可以使用實施方式I到3的任一個所述包括In-Ga-Zn-O類非單晶膜作為半導(dǎo)體層的高可靠性的薄膜晶體管作為薄膜晶體管4509和4510。在本實施方式中，薄膜晶體管4509和4510為n溝道薄膜晶體管。另外，附圖標(biāo)記4511表示發(fā)光元件。作為發(fā)光元件4511所包括的像素電極的第一電極層4517電連接到薄膜晶體管4510的源電極層或漏電極層。注意，發(fā)光元件4511的結(jié)構(gòu)為第一電極層4517、電致發(fā)光層4512、和第二電極層4513的疊層結(jié)構(gòu),但是本發(fā)明不限于本實施方式所述。發(fā)光兀件4511的結(jié)構(gòu)可以根據(jù)從發(fā)光兀件4511提取光的方向等來適當(dāng)改變。使用有機(jī)樹脂膜、無機(jī)絕緣膜、或有機(jī)聚娃氧燒形成分隔壁(partition wall)4520。特別優(yōu)選的是，分隔壁4520使用感光材料形成并且以使開口的側(cè)壁形成為具有連續(xù)曲率的傾斜表面的方式在第一電極層4517的上方形成開口。電致發(fā)光層4512可以被形成為具有單層或?qū)盈B的多層。保護(hù)膜可以在第二電極層4513和分隔壁4520上方形成保護(hù)膜以防止氧、氫、濕氣、或二氧化碳等進(jìn)入發(fā)光元件4511。作為保護(hù)膜，可以使用氮化硅膜、氮氧化硅膜、或DLC
月旲等。另外，將各種信號和電位從FPC 4018a和4518b供給到信號線驅(qū)動電路4503a和4503b、掃描線驅(qū)動電路4504a和4504b、或者像素部分4502。在本實施方式中，使用與發(fā)光兀件4511所包括的第一電極層4517相同的導(dǎo)電膜形成連接端子電極4515，而使用與薄膜晶體管4509和4510所包括的源和漏電極層相同的導(dǎo)電膜形成端子電極4516。
連接端子電極4515經(jīng)由各向異性導(dǎo)電膜4519電連接到FPC4518a所包括的端子。位于從發(fā)光元件4511中提取光的方向上的第二襯底4506需要具有透光特性。在該情況中，使用透光材料，諸如玻璃板、塑料板、聚酯膜、或丙烯酸膜。作為填充物4507，除了惰性氣體諸如氮或氬之外，還可以使用紫外線固化樹脂或熱固性樹脂。例如，可以使用PVC (聚氯乙烯)、丙烯酸、聚酰亞胺、環(huán)氧樹脂、硅酮樹脂、PVB(聚乙烯醇縮丁醛)、或者EVA (乙烯一醋酸乙烯)。本實施方式中，氮被用于填充物4507。另外，如果需要的話，可以適當(dāng)?shù)卦诎l(fā)光元件的發(fā)光表面上配置光學(xué)膜，諸如偏振片、圓偏振片(包括橢圓偏振片)、延遲板(四分之一波板或半波板)、或者濾色片。另外，偏振片或者圓偏振片可以被配置有抗反射膜。例如，可以進(jìn)行抗眩光處理，據(jù)此可以使反射光被表面上的凸起和凹陷所散射，以減少眩光。信號線驅(qū)動電路4503a和4503b以及掃描線驅(qū)動電路4504a和4504b可以被配置為使用單晶半導(dǎo)體膜或者多晶半導(dǎo)體膜形成在單獨(dú)制備的襯底上方的驅(qū)動電路。另外，可以只單獨(dú)形成和安裝信號線驅(qū)動電路或者其一部分、或者掃描線驅(qū)動電路或者其一部分。本實施方式不限于圖24A和24B中所示的結(jié)構(gòu)。經(jīng)過上述工藝，可以制造高可靠性的發(fā)光顯示裝置(顯示面板)作為半導(dǎo)體器件。本實施方式中所述結(jié)構(gòu)可以適當(dāng)?shù)嘏c其它實施方式中的任意所述結(jié)構(gòu)進(jìn)行組合。[實施方式8]采用實施方式I到3的任一個所述的薄膜晶體管的半導(dǎo)體器件可以應(yīng)用于電子紙。電子紙可以用于各個領(lǐng)域的電子設(shè)備，只要它們能顯示數(shù)據(jù)即可。例如，根據(jù)本發(fā)明所述的電子紙可以應(yīng)用于電子書(e-book)閱讀器、海報、諸如火車等交通工具中的廣告、諸如信用卡的各種卡的顯示器等等。電子設(shè)備的示例如圖25A和25B以及圖26所示。圖25A表示了使用電子紙形成的海報2631。在廣告介質(zhì)為印刷紙制品的情況下，廣告由人工來更換；但是，通過使用電子紙，廣告的顯示可以在短時間內(nèi)改變。另外，圖像可以被穩(wěn)定顯示而不會失真。注意，海報可以被構(gòu)造成無線地發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。圖25B表示了諸如火車的交通工具中的廣告2632。在廣告介質(zhì)為印刷紙制品的情況下，廣告由人力替換；然而，通過使用電子紙，廣告顯示可以在短時間內(nèi)改變而無需大量人力。另外，圖像可以被穩(wěn)定顯示而不會失真。注意，交通工具中的廣告可以被構(gòu)造成無線發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。圖26表示了電子書閱讀器2700的示例。例如，電子書閱讀器2700包括兩個框架，框架2701和框架2703?？蚣?701和框架2703用鉸鏈2711組合起來，從而可以以鉸鏈2711為軸打開和關(guān)閉電子書閱讀器2700。利用這樣的結(jié)構(gòu)，電子書閱讀器2700可以像紙質(zhì)書那樣操作。顯示部分2705和顯示部分2707分別被包含在框架2701和框架2703中。顯示部分2705和顯示部分2707可以被構(gòu)造為顯示一幅圖像或不同的圖像。在顯示部分2705和顯示部分2707顯示不同的圖像的情況中，例如，右側(cè)的顯示部分(圖26中的顯示部分2705)可以顯示文本而左側(cè)的顯示部分(圖26中的顯示部分2707)可以顯示圖像。圖26表示了框架2701配置有操作部分等的示例。例如，框架2701配置有電源開關(guān)2721、操作鍵2723、以及揚(yáng)聲器2725等?？梢岳貌僮麈I2723來換頁。注意，在配置了顯示部分的框架的表面上，可以配置鍵盤、或定點設(shè)備等。另外，外部連接端子(諸如耳機(jī)端子、USB端子、或可以連接到諸如AC適配器和USB電纜等各種電纜的端子)、或記錄介質(zhì)插入部分等可以被配置于框架的背面或側(cè)面。另外，電子書閱讀器2700可以具有電子詞典的功能。電子書閱讀器2700可以被構(gòu)造成無線地發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。可以采用從電子書服務(wù)器上無線地購買和下載所需書籍?dāng)?shù)據(jù)等的結(jié)構(gòu)。注意，本實施方式所述的結(jié)構(gòu)可以適當(dāng)?shù)嘏c其它實施方式中的任一個結(jié)構(gòu)進(jìn)行組
口 o[實施方式9]使用實施方式I到3的任一個所述的薄膜晶體管的半導(dǎo)體器件可以被應(yīng)用于各種電子設(shè)備(包括游戲機(jī))。電子設(shè)備的示例包括電視機(jī)(也被稱為電視或電視接收機(jī))、計算機(jī)的顯示器等、諸如數(shù)字相機(jī)或數(shù)字?jǐn)z像機(jī)的相機(jī)、數(shù)字相框、移動電話手機(jī)(也被稱為移動電話或移動電話設(shè)備)、便攜式游戲機(jī)、便攜式信息終端、音頻再現(xiàn)裝置(audioreproducing device)、和大型游戲機(jī)諸如彈子機(jī)(pachinkomachine)等。圖27A表示了電視機(jī)9600的示例。在電視機(jī)9600中，顯示部分9603被包含在框架9601中。顯示部分9603可以顯示圖像。另外，此處，框架9601由機(jī)座9605支撐。電視機(jī)9600可以用框架9601的或遙控器9610的操作開關(guān)操作。頻道和音量可以用遙控器9610的操作鍵9609控制，從而可以控制顯示部分9603上顯示的圖像。另外，遙控器9610可以配置有顯示部分9607，用于顯示從遙控器9610輸出的數(shù)據(jù)。注意，電視機(jī)9600配置有接收器、以及調(diào)制解調(diào)器等。可以利用接收器來接收通常的電視廣播。另外，當(dāng)通過調(diào)制解調(diào)器將電視機(jī)9600有線或無線地連接到通信網(wǎng)絡(luò)時，可以進(jìn)行單向的(從發(fā)射器到接收器)或者雙向的(發(fā)射器和接收器之間或接收器之間)數(shù)據(jù)通信。圖27B表示了數(shù)字相框9700的示例。例如，在數(shù)字相框9700中，顯示部分9703包含在框架9701中。顯示部分9703可以顯示各種圖像。例如，顯示部分9703可以顯示由數(shù)字相機(jī)等捕獲的圖像數(shù)據(jù)，其功能就像普通相框那樣。注意，數(shù)字相框9700配置有操作部分、外部連接端子(USB端子、可以連接到諸如USB電纜等電纜的端子)、或記錄介質(zhì)插入部分等。盡管這些部件可以配置于配置有顯示部分的表面上，但是從數(shù)字相框9700的設(shè)計上考慮，優(yōu)選地將它們配置側(cè)面或背面。例如，存儲由數(shù)字相機(jī)捕獲的圖像數(shù)據(jù)的存儲器被插入到數(shù)字相框的記錄介質(zhì)插入部分中，由此可以傳輸圖像數(shù)據(jù)然后顯示在顯示部分9703上。數(shù)字相框9700可以被構(gòu)造成無線地發(fā)送和接收數(shù)據(jù)?？梢圆捎脽o線地傳輸所需的圖像數(shù)據(jù)以進(jìn)行顯示的結(jié)構(gòu)。圖28A為便攜式游戲機(jī)并且包括兩個框架，即由接合部分9893連接起來的框架9881和框架9891，使得便攜式游戲機(jī)可以被打開或折疊。顯示部分9882包含在框架9881中，而顯示部分9883包含在框架9891中。另外，圖28A所示的便攜式游戲機(jī)配置有揚(yáng)聲器部分9884、記錄介質(zhì)插入部分9886、LED燈9890、輸入單元(操作鍵9885、連接端子9887、以及傳感器9888 (其具有測量力、位移、位置、速度、加速度、角速度、轉(zhuǎn)數(shù)、距離、光、液體、磁力、溫度、化學(xué)物質(zhì)、聲音、時間、硬度、電場、電流、電壓、電功率、輻射線、流量、濕度、傾斜度、震動、氣味、或紅外線的功能)、和麥克風(fēng)9889)等。不用說，便攜式游戲機(jī)的結(jié)構(gòu)不限于以上所述結(jié)構(gòu)。便攜式游戲機(jī)可以具有適當(dāng)?shù)嘏渲昧祟~外的附屬設(shè)備的結(jié)構(gòu)，只要至少配置了本發(fā)明所述的半導(dǎo)體器件即可。圖28A所示的便攜式游戲機(jī)具有閱讀存儲于存儲介質(zhì)中的程序或數(shù)據(jù)以將其顯示在顯示部分上的功能、和通過無線通信與另一個便攜式游戲機(jī)共享信息的功能。注意，圖28A所示的便攜式游戲機(jī)的功能不限于以上所述的那些功能，并且便攜式游戲機(jī)可以具有各種功能。圖28B表示了作為大型游戲機(jī)的投幣機(jī)9900的示例。在投幣機(jī)9900中，顯示部分9903包含在框架9901中。另外，投幣機(jī)9900配置有操作裝置諸如啟動桿和停止開關(guān)、投幣口、揚(yáng)聲器等。不用說，投幣機(jī)9900的結(jié)構(gòu)不限于以上所述結(jié)構(gòu)。投幣機(jī)可以具有適當(dāng)?shù)嘏渲昧祟~外的附屬設(shè)備的結(jié)構(gòu)，只要至少配置了本發(fā)明所述的半導(dǎo)體器件即可。圖29A表示了移動電話手機(jī)1000的示例。移動電話手機(jī)1000配置有包含在框架1001中的顯示部分1002、操作鍵1003、外部連接端口 1004、揚(yáng)聲器1005、以及麥克風(fēng)1006
坐寸o當(dāng)圖29A所示的移動電話手機(jī)1000的顯示部分1002被手指等觸摸時，數(shù)據(jù)可以被輸入到移動電話手機(jī)1000中。另外，可以通過用手指等觸摸顯示部分1002來執(zhí)行諸如打電話和發(fā)送文字信息的操作。顯示部分1002主要有三個屏幕模式。第一模式為顯示模式，主要用于顯示圖像。第二模式為輸入模式，主要用于輸入數(shù)據(jù)例如文本。第三模式為顯不并輸入模式，其為兩種模式的組合，即，顯不模式和輸入模式的組合。例如，在打電話或發(fā)送文字信息的情況中，為顯示部分1002選擇主要用于輸入文本的文本輸入模式，從而可以輸入屏幕上顯示的字符。在該情況中，優(yōu)選地在顯示部分1002的整個屏幕區(qū)域上顯示鍵盤或數(shù)字鍵。當(dāng)在移動電話手機(jī)1000內(nèi)部配置包括諸如陀螺儀或者加速度傳感器的用于檢測傾斜度的傳感器的檢測裝置時，可以通過判斷移動電話手機(jī)1000的方向(移動電話手機(jī)1000是否為了風(fēng)景模式或人像模式而被水平放置或垂直放置)自動改變顯示部分1002的屏幕上的顯示。通過觸碰顯示部分1002或使用框架1001的操作鍵1003改變屏幕模式。替代地，可以根據(jù)顯示部分1002上顯示的圖像類型改變屏幕模式。例如，當(dāng)顯示部分顯示的圖像信號為運(yùn)動圖像數(shù)據(jù)時，屏幕模式被改變到顯示模式。當(dāng)信號為一種文本數(shù)據(jù)時，屏幕模式被改變到輸入模式。另外，在輸入模式中，當(dāng)有一段時間沒有執(zhí)行通過觸摸顯示部分1002的輸入，并檢測到由顯示部分1002中的光學(xué)傳感器檢測的信號時，屏幕模式可以被控制以從輸入模式改變到顯示模式。顯示部分1002可以用作圖像傳感器。例如，當(dāng)用手掌或指紋觸摸顯示部分1002時，掌紋、或指紋等的圖像數(shù)據(jù)被獲取，由此可以進(jìn)行身份識別。另外，通過在顯示部分中提供背光或發(fā)出近紅外光的感光源，可以獲取指靜脈、或掌靜脈等的圖像數(shù)據(jù)。圖29B表示了移動電話的另一個示例。圖29B中的移動電話包括顯示裝置9410和通信裝置9400。顯示裝置9410包含在包括顯示部分9412和操作鍵9413的框架9411中。通信裝置9400包含在包括操作鍵9402、外部輸入端子9403、麥克風(fēng)9404、揚(yáng)聲器9405、和當(dāng)收到來電時發(fā)光的發(fā)光部分9406的框架9401中。具有顯示功能的顯示裝置9410可以在箭頭所示的兩個方向上從通信裝置9400上分離。因此，顯示裝置9410和通信裝置9400可以沿其短邊或長邊彼此附著。另外，當(dāng)只需要顯示功能時，可以將通信裝置9400從顯示裝置9410上分離而單獨(dú)使用顯示裝置9410?？梢酝ㄟ^無線通信或有線通信在每個都具有可充電電池的通信裝置9400和顯示裝置9410之間發(fā)送和接收圖像或輸入信息。注意，本實施方式所述的結(jié)構(gòu)可以適當(dāng)?shù)嘏c其它實施方式的任一個結(jié)構(gòu)進(jìn)行組合。
[實例I]本實例中，說明在成膜期間測量的氧化物半導(dǎo)體膜的導(dǎo)電率關(guān)于氧氣流量的比例的相關(guān)性的結(jié)果。本實例中，利用濺射法形成In-Ga-Zn-O類非單晶膜，并測量In-Ga-Zn-O類非單晶膜的導(dǎo)電率。樣品是在氧氣流量的比例在樣品間從0體積％改變到100體積％的條件下形成的；并且測量了通過在樣品間改變氧氣流量的比例所形成的每個In-Ga-Zn-O類非單晶膜的導(dǎo)電率。注意，導(dǎo)電率是使用半導(dǎo)體參數(shù)分析儀HP4155C (安捷倫技術(shù)有限公司制造)測量的。In-Ga-Zn-O類非單晶膜是使用直徑為8英寸的盤狀的氧化物半導(dǎo)體靶材，通過濺射法形成的；其中，作為靶材，In2O3'Ga2O3'ZnO 按 In2O3 =Ga2O3:ZnO =1:1:1 (In:Ga:Zn =I:1:0.5)的比例混合。作為其它成膜條件，襯底和靶材之間的距離設(shè)為170mm ;成膜氣體的壓力設(shè)為0.4Pa ;直流(DC)電源設(shè)為0.5kff ;且成膜溫度設(shè)為室溫。作為成膜氣體，使用氬氣和氧氣。在氬氣和氧氣中的氧氣流量的比例在樣品間從0體積％改變到100體積％的條件下執(zhí)行成膜:測量了每個In-Ga-Zn-O類非單晶膜的導(dǎo)電率。這樣，為了對每個In-Ga-Zn-O類非單晶膜在原子水平上執(zhí)行重新排列，在形成了每個In-Ga-Zn-O類非單晶膜后，對每個In-Ga-Zn-O類非單晶膜在氮?dú)夥罩性?50°C下進(jìn)行I小時的熱處理。圖12表示了通過在樣品間改變氧氣的流量比例所形成的每個In-Ga-Zn-O類非單晶膜的各個導(dǎo)電率。在圖12中，橫軸表示在氬氣的流量和氧氣的流量中氧氣流量的比例(體積％)，而縱軸表示In-Ga-Zn-O類非單晶膜的導(dǎo)電率(S/cm)。表I為與圖12對應(yīng)的表格，表示了氬氣的流量(sccm)、氧氣的流量(sccm)、氧氣流量的比例(體積％)、和每個In-Ga-Zn-O類非單晶膜的導(dǎo)電率(S/cm)。[表 I]
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體器件，包括: 柵電極； 在所述柵電極的上方的柵絕緣膜； 在所述柵電極的上方的包含銦的第一非單晶氧化物半導(dǎo)體層，其中所述柵絕緣膜夾在所述柵電極和所述第一非單晶氧化物半導(dǎo)體層之間； 在所述第一非單晶氧化物半導(dǎo)體層的上方的包含銦的第二非單晶氧化物半導(dǎo)體層，所述第二非單晶氧化物半導(dǎo)體層的導(dǎo)電率小于所述第一非單晶氧化物半導(dǎo)體層的導(dǎo)電率；在所述第二非單晶氧化物半導(dǎo)體層的上方且與所述第二非單晶氧化物半導(dǎo)體層電接觸的源電極； 在所述第二非單晶氧化物半導(dǎo)體層的上方且與所述第二非單晶氧化物半導(dǎo)體層電接觸的漏電極；以及 在所述第二非單晶氧化物半導(dǎo)體層、所述源電極和所述漏電極的上方的包含硅的絕緣膜， 其中，所述第二非單晶氧化物半導(dǎo)體層的上表面包括位于所述源電極和所述漏電極之間的凹部，使得所述源電極和所述漏電極之間的所述第二非單晶氧化物半導(dǎo)體層的厚度小于所述源電極和所述漏電極下方的所述第二非單晶氧化物半導(dǎo)體層的厚度，并且 其中，所述絕緣膜與所述源電極和所述漏電極之間的所述第二非單晶氧化物半導(dǎo)體層的所述上表面接觸。
2.—種半導(dǎo)體器件，包括: 柵電極；` 在所述柵電極的上方的柵絕緣膜； 在所述柵電極的上方的包含銦的第一非單晶氧化物半導(dǎo)體層，其中所述柵絕緣膜夾在所述柵電極和所述第一非單晶氧化物半導(dǎo)體層之間； 在所述第一非單晶氧化物半導(dǎo)體層的上方的包含銦的第二非單晶氧化物半導(dǎo)體層，所述第二非單晶氧化物半導(dǎo)體層的導(dǎo)電率小于所述第一非單晶氧化物半導(dǎo)體層的導(dǎo)電率；在所述第二非單晶氧化物半導(dǎo)體層的上方且與所述第二非單晶氧化物半導(dǎo)體層電接觸的源電極； 在所述第二非單晶氧化物半導(dǎo)體層的上方且與所述第二非單晶氧化物半導(dǎo)體層電接觸的漏電極；以及 在所述第二非單晶氧化物半導(dǎo)體層、所述源電極和所述漏電極的上方的保護(hù)膜， 其中，所述第二非單晶氧化物半導(dǎo)體層的上表面包括位于所述源電極和所述漏電極之間的凹部，使得所述源電極和所述漏電極之間的所述第二非單晶氧化物半導(dǎo)體層的厚度小于所述源電極和所述漏電極下方的所述第二非單晶氧化物半導(dǎo)體層的厚度，并且 其中，所述保護(hù)膜與所述源電極和所述漏電極之間的所述第二非單晶氧化物半導(dǎo)體層的所述上表面接觸。
3.一種半導(dǎo)體器件，包括: 柵電極； 在所述柵電極的上方的柵絕緣膜； 在所述柵電極的上方的包含銦的第一非單晶氧化物半導(dǎo)體層，其中所述柵絕緣膜夾在所述柵電極和所述第一非單晶氧化物半導(dǎo)體層之間； 在所述第一非單晶氧化物半導(dǎo)體層的上方的包含銦的第二非單晶氧化物半導(dǎo)體層，所述第二非單晶氧化物半導(dǎo)體層的導(dǎo)電率小于所述第一非單晶氧化物半導(dǎo)體層的導(dǎo)電率；在所述第二非單晶氧化物半導(dǎo)體層的上方且與所述第二非單晶氧化物半導(dǎo)體層電接觸的源電極； 在所述第二非單晶氧化物半導(dǎo)體層的上方且與所述第二非單晶氧化物半導(dǎo)體層電接觸的漏電極；以及 在所述第二非單晶氧化物半導(dǎo)體層、所述源電極和所述漏電極的上方的包含硅的絕緣膜， 其中，所述第二非單晶氧化物半導(dǎo)體層的位于所述源電極和所述漏電極之間的部分被蝕刻，使得所述源電極和所述漏電極之間的所述第二非單晶氧化物半導(dǎo)體層的部分比所述源電極和所述漏電極下方的所述第二非單晶氧化物半導(dǎo)體層的部分薄，并且 其中，所述絕緣膜與所述源電極和所述漏電極之間的所述第二非單晶氧化物半導(dǎo)體層的上表面接觸。
4.一種半導(dǎo)體器件，包括: 柵電極； 在所述柵電極的上方的柵絕緣膜； 在所述柵電極的上方的包含銦的第一非單晶氧化物半導(dǎo)體層，其中所述柵絕緣膜夾在所述柵電極和所述第一非單晶氧化物半導(dǎo)體層之間； 在所述第一非單晶氧化物半導(dǎo)體層的上方的包含銦的第二非單晶氧化物半導(dǎo)體層，所述第二非單晶氧化物半導(dǎo)體層的導(dǎo)電率小于所述第一非單晶氧化物半導(dǎo)體層的導(dǎo)電率；在所述第二非單晶氧化物半導(dǎo)體層的上方且通過第一n型導(dǎo)電性區(qū)與所述第二非單晶氧化物半導(dǎo)體層電接觸的源電極； 在所述第二非單晶氧化物半導(dǎo)體層的上方且通過第二n型導(dǎo)電性區(qū)與所述第二非單晶氧化物半導(dǎo)體層電接觸的漏電極；以及 在所述第二非單晶氧化物半導(dǎo)體層、所述源電極和所述漏電極的上方的包含硅的絕緣膜， 其中，所述第二非單晶氧化物半導(dǎo)體層的位于所述源電極和所述漏電極之間的部分被蝕刻，使得所述源電極和所述漏電極之間的所述第二非單晶氧化物半導(dǎo)體層的部分比所述源電極和所述漏電極下方的所述第二非單晶氧化物半導(dǎo)體層的部分薄， 其中，所述絕緣膜與所述源電極和所述漏電極之間的所述第二非單晶氧化物半導(dǎo)體層的上表面接觸，并且 其中，所述第一n型導(dǎo)電性區(qū)和所述第二n型導(dǎo)電性區(qū)中的每一個包括:包含銦的氧化物半導(dǎo)體材料。
5.一種半導(dǎo)體器件，包括: 柵電極； 在所述柵電極的上方的柵絕緣膜； 在所述柵電極的上方的包含銦的第一非單晶氧化物半導(dǎo)體層，其中所述柵絕緣膜夾在所述柵電極和所述第一非單晶氧化物半導(dǎo)體層之間；在所述第一非單晶氧化物半導(dǎo)體層的上方的包含銦的第二非單晶氧化物半導(dǎo)體層，所述第二非單晶氧化物半導(dǎo)體層的導(dǎo)電率小于所述第一非單晶氧化物半導(dǎo)體層的導(dǎo)電率；在所述第二非單晶氧化物半導(dǎo)體層的上方且通過第一n型導(dǎo)電性區(qū)與所述第二非單晶氧化物半導(dǎo)體層電接觸的源電極； 在所述第二非單晶氧化物半導(dǎo)體層的上方且通過第二n型導(dǎo)電性區(qū)與所述第二非單晶氧化物半導(dǎo)體層電接觸的漏電極；以及 在所述第二非單晶氧化物半導(dǎo)體層、所述源電極和所述漏電極的上方的包含硅的絕緣膜， 其中，所述第二非單 晶氧化物半導(dǎo)體層的上表面包括位于所述源電極和所述漏電極之間的凹部，使得所述源電極和所述漏電極之間的所述第二非單晶氧化物半導(dǎo)體層的厚度小于所述源電極和所述漏電極下方的所述第二非單晶氧化物半導(dǎo)體層的厚度， 其中，所述絕緣膜與所述源電極和所述漏電極之間的所述第二非單晶氧化物半導(dǎo)體層的所述上表面接觸， 其中，所述第一n型導(dǎo)電性區(qū)和所述第二n型導(dǎo)電性區(qū)中的每一個包括:包含銦的氧化物半導(dǎo)體材料，并且 其中，所述第一非單晶氧化物半導(dǎo)體層包括晶體。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的半導(dǎo)體器件，其中，所述第一n型導(dǎo)電性區(qū)和所述第二 n型導(dǎo)電性區(qū)中的每一個的所述氧化物半導(dǎo)體材料包括晶體。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體器件，其中，所述晶體的粒度不大于10nm。
8.一種半導(dǎo)體器件，包括: 柵電極； 在所述柵電極的上方的柵絕緣膜； 在所述柵電極的上方的包含銦的第一非單晶氧化物半導(dǎo)體層，其中所述柵絕緣膜夾在所述柵電極和所述第一非單晶氧化物半導(dǎo)體層之間； 在所述第一非單晶氧化物半導(dǎo)體層的上方的包含銦的第二非單晶氧化物半導(dǎo)體層，所述第二非單晶氧化物半導(dǎo)體層的導(dǎo)電率小于所述第一非單晶氧化物半導(dǎo)體層的導(dǎo)電率；在所述第二非單晶氧化物半導(dǎo)體層的上方且與所述第二非單晶氧化物半導(dǎo)體層電接觸的源電極； 在所述第二非單晶氧化物半導(dǎo)體層的上方且與所述第二非單晶氧化物半導(dǎo)體層電接觸的漏電極； 在所述第二非單晶氧化物半導(dǎo)體層、所述源電極和所述漏電極的上方的包含硅和氧的第一絕緣膜； 在所述第一絕緣膜的上方的包含硅和氮的第二絕緣膜； 在所述第二絕緣膜的上方的包含有機(jī)材料的第三絕緣膜；以及在所述第三絕緣膜的上方的像素電極，其中所述像素電極電連接至所述源電極和所述漏電極中的一個， 其中，所述第二非單晶氧化物半導(dǎo)體層的上表面包括位于所述源電極和所述漏電極之間的凹部，使得所述源電極和所述漏電極之間的所述第二非單晶氧化物半導(dǎo)體層的厚度小于所述源電極和所述漏電極下方的所述第二非單晶氧化物半導(dǎo)體層的厚度，并且其中，所述第一絕緣膜與所述源電極和所述漏電極之間的所述第二非單晶氧化物半導(dǎo)體層的所述上表面接觸。
9.根據(jù)權(quán)利要求1一 5和8中的任一個所述的半導(dǎo)體器件，其中，所述第一非單晶氧化物半導(dǎo)體層和所述第二非單晶氧化物半導(dǎo)體層中的每一個還包含鎵和鋅。
10.根據(jù)權(quán)利要求1一 5和8中的任一個所述的半導(dǎo)體器件，其中，所述第一非單晶氧化物半導(dǎo)體層具有錐形側(cè)表面。
11.根據(jù)權(quán)利要求1一 5和8中的任一個所述的半導(dǎo)體器件，其中，所述第一非單晶氧化物半導(dǎo)體層的厚度為I 一 50nm。
12.根據(jù)權(quán)利要求1一 5和8中的任一個所述的半導(dǎo)體器件，其中，所述第二非單晶氧化物半導(dǎo)體層的厚度為10 - 300nm。
13.根據(jù)權(quán)利要求1一 5和8中的任一個所述的半導(dǎo)體器件，其中，所述源電極和所述漏電極中的每一個包括第一鈦層、所述第一鈦層上的導(dǎo)電層、和所述導(dǎo)電層上的第二鈦層，所述第一鈦層與所述第二非單晶氧化物半導(dǎo)體層接觸。
14.根據(jù)權(quán)利要 求1一 5和8中的任一個所述的半導(dǎo)體器件，其中，所述第一非單晶氧化物半導(dǎo)體層比所述第二非單晶氧化物半導(dǎo)體層薄。
15.根據(jù)權(quán)利要求1一 5和8中的任一個所述的半導(dǎo)體器件，其中，所述第二非單晶氧化物半導(dǎo)體層的載流子濃度低于lX1017/cm3。
16.根據(jù)權(quán)利要求1一 5和8中的任一個所述的半導(dǎo)體器件，其中，所述第一非單晶氧化物半導(dǎo)體層的導(dǎo)電率高于lX10_3S/cm。
17.—種制造半導(dǎo)體器件的方法，包括以下步驟: 在柵電極的上方形成柵絕緣膜； 利用濺射法在所述柵電極的上方形成包含銦的第一非單晶氧化物半導(dǎo)體膜，其中所述柵絕緣膜夾在所述柵電極和所述第一非單晶氧化物半導(dǎo)體膜之間； 利用濺射法在所述第一非單晶氧化物半導(dǎo)體膜的上方形成包含銦的第二非單晶氧化物半導(dǎo)體膜，所述第二非單晶氧化物半導(dǎo)體膜的導(dǎo)電率小于所述第一非單晶氧化物半導(dǎo)體膜的導(dǎo)電率； 蝕刻所述第一非單晶氧化物半導(dǎo)體膜和所述第二非單晶氧化物半導(dǎo)體膜以形成第一氧化物半導(dǎo)體層和所述第一氧化物半導(dǎo)體層上的第二氧化物半導(dǎo)體層； 在所述第二氧化物半導(dǎo)體層的上方形成導(dǎo)電層； 蝕刻所述導(dǎo)電層以形成源電極和漏電極，其中所述第二氧化物半導(dǎo)體層的位于所述源電極和所述漏電極之間的部分被蝕刻，使得所述源電極和所述漏電極之間的所述第二氧化物半導(dǎo)體層的厚度小于所述源電極和所述漏電極下方的所述第二氧化物半導(dǎo)體層的厚度；以及 在所述第二氧化物半導(dǎo)體層、所述源電極和所述漏電極的上方形成包含硅的絕緣膜，其中所述源電極和所述漏電極之間的所述第二氧化物半導(dǎo)體層的上表面與所述絕緣膜接觸。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，還包括以下步驟:形成位于所述源電極與所述第二氧化物半導(dǎo)體層之間的第一 n型導(dǎo)電性區(qū)以及位于所述漏電極與所述第二氧化物半導(dǎo)體層之間的第二 n型導(dǎo)電性區(qū)。
19.一種制造半導(dǎo)體器件的方法，包括以下步驟: 在柵電極的上方形成柵絕緣膜； 利用濺射法在所述柵電極的上方形成包含銦的第一非單晶氧化物半導(dǎo)體膜，其中所述柵絕緣膜夾在所述柵電極和所述第一非單晶氧化物半導(dǎo)體膜之間； 利用濺射法在所述第一非單晶氧化物半導(dǎo)體膜的上方形成包含銦的第二非單晶氧化物半導(dǎo)體膜，所述第二非單晶氧化物半導(dǎo)體膜的導(dǎo)電率小于所述第一非單晶氧化物半導(dǎo)體膜的導(dǎo)電率； 蝕刻所述第一非單晶氧化物半導(dǎo)體膜和所述第二非單晶氧化物半導(dǎo)體膜以形成第一氧化物半導(dǎo)體層和所述第一氧化物半導(dǎo)體層上的第二氧化物半導(dǎo)體層； 在所述第二氧化物半導(dǎo)體層的上方形成導(dǎo)電層； 蝕刻所述導(dǎo)電層以形成源電極和漏電極，其中所述第二氧化物半導(dǎo)體層的位于所述源電極和所述漏電極之間的部分被蝕刻，使得所述源電極和所述漏電極之間的所述第二氧化物半導(dǎo)體層的厚度小于所述源電極和所述漏電極下方的所述第二氧化物半導(dǎo)體層的厚度；以及 在所述第二氧化物半導(dǎo)體層、所述源電極和所述漏電極的上方形成包含硅的保護(hù)膜，其中所述源電極和所述漏電極之間的所述第二氧化物半導(dǎo)體層的上表面與所述保護(hù)膜接觸。
20.一種制造半導(dǎo)體器件的方法，包括以下步驟: 在柵電極的上方形成柵絕緣膜； 利用濺射法在所述柵電極的上方形成包含銦、鎵和鋅的第一非單晶氧化物半導(dǎo)體膜，其中所述柵絕緣膜夾在所述柵電極`和所述第一非單晶氧化物半導(dǎo)體膜之間，所述第一非單晶氧化物半導(dǎo)體膜包含非晶結(jié)構(gòu)的晶粒； 利用濺射法在所述第一非單晶氧化物半導(dǎo)體膜的上方形成包含銦、鎵和鋅的第二非單晶氧化物半導(dǎo)體膜，所述第二非單晶氧化物半導(dǎo)體膜的導(dǎo)電率小于所述第一非單晶氧化物半導(dǎo)體膜的導(dǎo)電率； 蝕刻所述第一非單晶氧化物半導(dǎo)體膜和所述第二非單晶氧化物半導(dǎo)體膜以形成第一氧化物半導(dǎo)體層和所述第一氧化物半導(dǎo)體層上的第二氧化物半導(dǎo)體層； 在所述第二氧化物半導(dǎo)體層的上方形成導(dǎo)電層； 蝕刻所述導(dǎo)電層以形成源電極和漏電極，其中所述第二氧化物半導(dǎo)體層的位于所述源電極和所述漏電極之間的部分被蝕刻，使得所述源電極和所述漏電極之間的所述第二氧化物半導(dǎo)體層的厚度小于所述源電極和所述漏電極下方的所述第二氧化物半導(dǎo)體層的厚度；以及 在所述第二氧化物半導(dǎo)體層、所述源電極和所述漏電極的上方形成包含硅的絕緣膜。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中，所述第一非單晶氧化物半導(dǎo)體膜的所述晶粒的粒度不大于10nm。
22.一種制造半導(dǎo)體器件的方法，包括以下步驟: 在柵電極的上方形成柵絕緣膜； 利用濺射法在所述柵電極的上方形成包含銦的第一非單晶氧化物半導(dǎo)體膜，其中所述柵絕緣膜夾在所述柵電極和所述第一非單晶氧化物半導(dǎo)體膜之間；在形成所述第一非單晶氧化物半導(dǎo)體膜之后，在不將所述第一非單晶氧化物半導(dǎo)體膜暴露至空氣的情況下，利用濺射法在所述第一非單晶氧化物半導(dǎo)體膜的上方連續(xù)地形成包含銦的第二非單晶氧化物半導(dǎo)體膜，所述第二非單晶氧化物半導(dǎo)體膜的導(dǎo)電率小于所述第一非單晶氧化物半導(dǎo)體膜的導(dǎo)電率； 蝕刻所述第一非單晶氧化物半導(dǎo)體膜和所述第二非單晶氧化物半導(dǎo)體膜以形成第一氧化物半導(dǎo)體層和所述第一氧化物半導(dǎo)體層上的第二氧化物半導(dǎo)體層； 在所述第二氧化物半導(dǎo)體層的上方形成導(dǎo)電層； 蝕刻所述導(dǎo)電層以形成源電極和漏電極，其中所述第二氧化物半導(dǎo)體層的位于所述源電極和所述漏電極之間的部分被蝕刻，使得所述源電極和所述漏電極之間的所述第二氧化物半導(dǎo)體層的厚度小于所述源電極和所述漏電極下方的所述第二氧化物半導(dǎo)體層的厚度；以及 在所述第二氧化物半導(dǎo)體層、所述源電極和所述漏電極的上方形成包含硅的絕緣膜。
23.一種制造半導(dǎo)體器件的方法，包括以下步驟: 在柵電極的上方形成柵絕緣膜； 利用直流濺射法在所述柵電極的上方形成包含銦、鎵和鋅的第一非單晶氧化物半導(dǎo)體膜，其中所述柵絕緣膜夾在所述柵電極和所述第一非單晶氧化物半導(dǎo)體膜之間； 利用直流濺射法在所述第一非單晶氧化物半導(dǎo)體膜的上方形成包含銦、鎵和鋅的第二非單晶氧化物半導(dǎo)體膜，所述第二非單晶氧化物半導(dǎo)體膜的導(dǎo)電率小于所述第一非單晶氧化物半導(dǎo)體膜的導(dǎo)電率； 蝕刻所述第一非單晶氧化物半導(dǎo)體膜和所述第二非單晶氧化物半導(dǎo)體膜以形成第一氧化物半導(dǎo)體層和所述第一氧化物半導(dǎo)體層上的第二氧化物半導(dǎo)體層； 在所述第二氧化物半導(dǎo)體層的上方形成導(dǎo)電層； 蝕刻所述導(dǎo)電層以形成源電極和漏電極，其中所述第二氧化物半導(dǎo)體層的位于所述源電極和所述漏電極之間的部分被蝕刻，使得所述源電極和所述漏電極之間的所述第二氧化物半導(dǎo)體層的厚度小于所述源電極和所述漏電極下方的所述第二氧化物半導(dǎo)體層的厚度；以及 在所述第二氧化物半導(dǎo)體層、所述源電極和所述漏電極的上方形成包含硅的絕緣膜。
24.一種制造半導(dǎo)體器件的方法，包括以下步驟: 在柵電極的上方形成柵絕緣膜； 利用濺射法在所述柵電極的上方形成包含銦、鎵和鋅的第一非單晶氧化物半導(dǎo)體膜，其中所述柵絕緣膜夾在所述柵電極和所述第一非單晶氧化物半導(dǎo)體膜之間； 利用濺射法在所述第一非單晶氧化物半導(dǎo)體膜的上方形成包含銦、鎵和鋅的第二非單晶氧化物半導(dǎo)體膜，所述第二非單晶氧化物半導(dǎo)體膜的導(dǎo)電率小于所述第一非單晶氧化物半導(dǎo)體膜的導(dǎo)電率； 濕法蝕刻所述第一非單晶氧化物半導(dǎo)體膜和所述第二非單晶氧化物半導(dǎo)體膜以形成第一氧化物半導(dǎo)體層和所述第一氧化物半導(dǎo)體層上的第二氧化物半導(dǎo)體層，其中至少所述第一非單晶氧化物半導(dǎo)體層具有錐形側(cè)表面； 在所述第二氧化物半導(dǎo)體層的上方形成導(dǎo)電層； 蝕刻所述導(dǎo)電層以形成源電極和漏電極，其中所述第二氧化物半導(dǎo)體層的位于所述源電極和所述漏電極之間的部分被蝕刻，使得所述源電極和所述漏電極之間的所述第二氧化物半導(dǎo)體層的厚度小于所述源電極和所述漏電極下方的所述第二氧化物半導(dǎo)體層的厚度；以及 在所述第二氧化物半導(dǎo)體層、所述源電極和所述漏電極的上方形成包含硅的絕緣膜。
25.根據(jù)權(quán)利要求20和22- 24中的任一個所述的方法，其中，所述絕緣膜與所述源電極和所述漏電極之間的所述第二氧化物半導(dǎo)體層的上表面接觸。
26.—種制造半導(dǎo)體器件的方法，包括以下步驟: 在柵電極的上方形成柵絕緣膜； 利用濺射法在所述柵電極的上方形成包含銦的第一非單晶氧化物半導(dǎo)體膜，其中所述柵絕緣膜夾在所述柵電極和所述第一非單晶氧化物半導(dǎo)體膜之間； 利用濺射法在所述第一非單晶氧化物半導(dǎo)體膜的上方形成包含銦的第二非單晶氧化物半導(dǎo)體膜，所述第二非單晶氧化物半導(dǎo)體膜的導(dǎo)電率小于所述第一非單晶氧化物半導(dǎo)體膜的導(dǎo)電率； 蝕刻所述第一非單晶氧化物半導(dǎo)體膜和所述第二非單晶氧化物半導(dǎo)體膜以形成第一氧化物半導(dǎo)體層和所述第一氧化物半導(dǎo)體層上的第二氧化物半導(dǎo)體層； 在所述第二氧化物半導(dǎo)體層的上方形成導(dǎo)電層； 蝕刻所述導(dǎo)電層以形成源電極和漏電極，其中所述第二氧化物半導(dǎo)體層的位于所述源電極和所述漏電極之間的部分被蝕刻，使得所述源電極和所述漏電極之間的所述第二氧化物半導(dǎo)體層的厚度小于所述源電極和所述漏電極下方的所述第二氧化物半導(dǎo)體層的厚度； 在所述第二氧化物半導(dǎo)體層、所述源電極和所述漏電極的上方形成包含硅和氧的第一絕緣膜； 在所述第一絕緣膜的上方形成包含硅和氮的第二絕緣膜；以及 在200°C至600°C的溫度下加熱所述第一氧化物半導(dǎo)體層和所述第二氧化物半導(dǎo)體層， 其中所述源電極和所述漏電極之間的所述第二氧化物半導(dǎo)體層的上表面與所述第一絕緣膜接觸。
27.根據(jù)權(quán)利要求17、19、22和26中的任一個所述的方法，其中，所述第一非單晶氧化物半導(dǎo)體膜和所述第二非單晶氧化物半導(dǎo)體膜中的每一個還包含鎵和鋅。
28.根據(jù)權(quán)利要求17、19、22- 24和26中的任一個所述的方法，其中，所述第一非單晶氧化物半導(dǎo)體膜包含非晶結(jié)構(gòu)的晶粒。
29.根據(jù)權(quán)利要求17、19、20、22— 24和26中的任一個所述的方法，其中，所述第一非單晶氧化物半導(dǎo)體膜和所述第二非單晶氧化物半導(dǎo)體膜中的每一個利用脈沖直流濺射法形成。
30.根據(jù)權(quán)利要求17、19、20、22— 24和26中的任一個所述的方法，其中，所述第一非單晶氧化物半導(dǎo)體膜的厚度為1- 50nm。
31.根據(jù)權(quán)利要求17、19、20、22- 24和26中的任一個所述的方法，其中，所述第二非單晶氧化物半導(dǎo)體膜的厚度為10 - 300nm。
32.根據(jù)權(quán)利要求17、19、20、22— 24和26中的任一個所述的方法，其中，所述源電極和所述漏電極中的每一個包括第一鈦層、所述第一鈦層上的導(dǎo)電層、和所述導(dǎo)電層上的第二鈦層，所述第一鈦層與所述第二氧化物半導(dǎo)體層接觸。
33.根據(jù)權(quán)利要求17、19、20、22— 24和26中的任一個所述的方法，其中，所述第一氧化物半導(dǎo)體層比所述第二氧化物半導(dǎo)體層薄。
34.根據(jù)權(quán)利要求17、19、20、22— 24和26中的任一個所述的方法，其中，所述第二氧化物半導(dǎo)體層的載流子濃度低于lX1017/cm3。
35.根據(jù)權(quán)利要求17、19、20、22— 24和26中的任一個所述的方法，其中，所述第一氧化物半導(dǎo)體層的導(dǎo) 電率高于lX10_3S/cm。
全文摘要
本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體器件及其制造方法。本發(fā)明的一個目的是改善使用氧化物半導(dǎo)體的薄膜晶體管的場效應(yīng)遷移率。另一個目的是即使在具有改善了場效應(yīng)遷移率的薄膜晶體管中也能夠抑制在截止電流上的增加。在使用氧化物半導(dǎo)體層的薄膜晶體管中，通過將具有比氧化物半導(dǎo)體層更高導(dǎo)電率和更小厚度的半導(dǎo)體層形成于氧化物半導(dǎo)體層和柵絕緣層之間，可以改善薄膜晶體管的場效應(yīng)遷移率，并且可以抑制截止電流上的增加。
文檔編號H01L29/786GK103107201SQ20121055712
公開日2013年5月15日 申請日期2009年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月31日
發(fā)明者秋元健吾, 佐佐木俊成 申請人:株式會社半導(dǎo)體能源研究所