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)明涉及包括氧化物半導(dǎo)體的半導(dǎo)體器件及其制造方法。在此說明書中，半導(dǎo)體器件一般地意味著通過利用半導(dǎo)體特性而可起作用的器件，并且電泳器件、半導(dǎo)體電路，以及電子器件都是半導(dǎo)體器件。
背景技術(shù)：
近年來，通過使用在襯底上形成的半導(dǎo)體薄膜(具有約數(shù)納米到數(shù)百納米的厚度)而制造具有絕緣表面的薄膜晶體管(TFT)的技術(shù)吸引了人們的注意力。薄膜晶體管被應(yīng)用于廣泛的電子器件，諸如IC或電光器件，且推進了特別是用作作為圖像顯示設(shè)備中的開關(guān)元件的薄膜晶體管的迅速發(fā)展。各種金屬氧化物被用于廣泛的應(yīng)用中。一些金屬氧化物具有半導(dǎo)體特性。這類有半導(dǎo)體特性的金屬氧化物的示例包括氧化鎢、氧化錫、氧化銦、和氧化鋅。已知其中由這種具有半導(dǎo)體特性的金屬氧化物來形成溝道形成區(qū)的薄膜晶體管(專利文獻I和2)。[參考文獻][專利文獻][專利文獻I]日本已公開專利申請N0.2007-123861[專利文獻2]日本已公開專利申請N0.2007-096055本發(fā)明的公開內(nèi)容本發(fā)明的一個目的是制造含有電特性穩(wěn)定的薄膜晶體管的高度可靠的半導(dǎo)體器件。在薄膜晶體管中，覆蓋氧化物半導(dǎo)體層的絕緣層被制造為含有硼元素或鋁元素。通過使用含有硼元素或鋁元素的硅靶或氧化硅靶的濺射法來形成含有硼元素或鋁元素的絕緣層。在含有硼元素的絕緣層中的硼的濃度為大于等于lX1018cm_3且小于等于lX 1022cm_3，優(yōu)選地為大于等于1x1020cm_3小于等于5\102cm_3。此外，在含有鋁元素的絕緣層中的鋁的濃度為大于等于3X 1019cm-3且小于等于lX 1022cm_3，優(yōu)選地為大于等于1 X 1020cm-3 小于等于 5 X 1020cm-3?？赏ㄟ^二次離子質(zhì)譜法(SMS)或在SMS的數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上獲得這樣的濃度范圍。在形成含有硼元素或鋁元素的絕緣層之前，執(zhí)行使用諸如N2O, N2,或Ar之類的氣體的等離子體處理。使用諸如N2O, N2,或Ar之類的氣體的等離子體處理移除了在氧化物半導(dǎo)體層上的所吸收的水或氫，且減少了進入位于氧化物半導(dǎo)體層與含有硼元素或鋁元素的絕緣層之間的界面處的濕氣等?？蛇x地，含有替代硼元素的銻(Sb)元素或磷(P)元素的絕緣層可覆蓋薄膜晶體管的氧化物半導(dǎo)體層。進一步可選地，含有選自如下元素:硼元素、銻元素、鋁元素、以及磷元素中的多個元素的絕緣層，例如，含有硼元素和磷元素的絕緣層可覆蓋薄膜晶體管的氧化物半導(dǎo)體層。含有銻(Sb)元素的絕緣層中銻的濃度為大于等于I X IO19CnT3且小于等于3X1021cm_3。含有磷(P)元素的絕緣層中磷的濃度為大于等于I X IO19CnT3且小于等于3 X IO21Cm 3O相比于由不含有硼元素、銻元素、鋁元素、或磷元素中任何元素的氧化硅形成的絕緣層，由含有上述元素的氧化硅形成的絕緣層更可能被玻璃化。因此，在從室溫到150° C的潮濕條件下水不易被吸收，且可防止?jié)駳狻涞冗M入氧化物半導(dǎo)體層與絕緣層之間的界面。注意，在此說明書中，玻璃化是指沒有結(jié)晶情況下的氧化硅的硬化。此外，薄膜晶體管的氧化物半導(dǎo)體層可被夾在各自由含有硼元素、銻元素、鋁元素、或磷元素的氧化硅形成的絕緣層之間，藉此防止水的進入從而改進薄膜晶體管的可靠性。當(dāng)含有硼元素、銻元素、鋁元素、或磷元素的絕緣層被放置在氧化物半導(dǎo)體層之下時，與襯底接觸的基絕緣層和覆蓋柵電極層的柵絕緣層中的一個或二者被用作這個絕緣層。進一步，可使用通過改變?yōu)R射法的沉積條件所沉積的單個絕緣層或通過改變?yōu)R射法的沉積條件所堆疊的絕緣層。例如，可使用其中硼元素的濃度具有梯度的由氧化硅制成的絕緣層。此外，可采用由含有硼元素的氧化硅制成的絕緣層以及由不含有硼元素的氧化硅形成的絕緣層的兩層結(jié)構(gòu)。進一步，可采用含有三層或更多層的層疊結(jié)構(gòu)，該層疊結(jié)構(gòu)中有由含有硼元素的氧化硅制成的絕緣層以及由不含有硼元素的氧化硅形成的絕緣層重復(fù)地排列。根據(jù)在此說明書中公開的本發(fā)明的一實施例，半導(dǎo)體器件包括在襯底上的第一絕緣層、在該第一絕緣層上的氧化物半導(dǎo)體層、以及在該氧化物半導(dǎo)體層上的第二絕緣層。第一絕緣層和第二絕緣層各自含有硼元素或鋁元素在大于等于I X IO18CnT3且小于等于
IXlO22Cm'此外，根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，半導(dǎo)體器件包括在襯底上的第一絕緣層、在該第一絕緣層上的氧化物半導(dǎo)體層、以及在該氧化物半導(dǎo)體層上的第二絕緣層。第一絕緣層和第二絕緣層各自含有磷元素或銻元素在大于等于I X IO19CnT3且小于等于3X 1021cm_3。在上述結(jié)構(gòu)的每一個中，第二絕緣層與氧化物半導(dǎo)體層相接觸。此外，在上述結(jié)構(gòu)的每一個中，半導(dǎo)體器件進一步包括位于該第二絕緣層和氧化物半導(dǎo)體層之間的由氧化硅制成的第三絕緣層，且該第三絕緣層不含有硼元素、鋁元素、磷元素、或鋪元素。通過上述結(jié)構(gòu)，可實現(xiàn)那些目的中的至少一個。為了實現(xiàn)上述結(jié)構(gòu)，根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，制造半導(dǎo)體器件的方法包括下述步驟:在襯底上形成柵電極層；在該柵電極層上形成氧化物半導(dǎo)體層；使該氧化物半導(dǎo)體層經(jīng)受脫水或脫氫，其中在脫水或脫氫之后不將氧化物半導(dǎo)體層暴露于空氣而防止水或氫進入氧化物半導(dǎo)體層；使得該氧化物半導(dǎo)體層經(jīng)受使用N2O, N2,或Ar的等離子體處理；且在該等離子體處理之后，形成與該氧化物半導(dǎo)體層的至少一部分相接觸的絕緣層。上述制造方法進一步包括通過濺射法在該絕緣層上形成含有硼元素、鋁元素、磷元素、或銻元素的第二絕緣層。使用含有硼元素、鋁元素、磷元素、或銻元素的該第二絕緣層，在從室溫到150° C的濕度條件下水不易被吸收，且可防止?jié)駳?、氫等進入與氧化物半導(dǎo)體層的界面。根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，用于制造半導(dǎo)體器件的方法包括如下步驟:在襯底上形成柵電極層；通過濺射法在該柵電極層上形成第一絕緣層；在該第一絕緣層上形成氧化物半導(dǎo)體層；使該氧化物半導(dǎo)體層經(jīng)受脫水或脫氫，其中在脫水或脫氫之后不將氧化物半導(dǎo)體層暴露于空氣而防止水或氫進入氧化物半導(dǎo)體層；使得該氧化物半導(dǎo)體層經(jīng)受使用N2O, N2,或Ar的等離子體處理；并通過濺射法在該氧化物半導(dǎo)體層上形成第二絕緣層。通過使用硅靶的濺射法形成第一絕緣層和第二絕緣層的每一個，且第一絕緣層和第二絕緣層的每一個含有硼元素、鋁元素、磷元素、或銻元素。上述制造方法進一步包括在等離子體處理之后形成與該氧化物半導(dǎo)體層的至少一部分相接觸的第三絕緣層，且通過使用硅靶的濺射法制成氧化硅的第三絕緣層。注意，在該第三絕緣層中，硼元素、鋁元素、磷元素、和銻元素中每一個的濃度低于在第一和第二絕緣層中的濃度、或者這些元素的濃度被設(shè)置為低于測量的下限。氧化物半導(dǎo)體層是InMO3(ZnO)m(m>0)的薄膜。使用這個薄膜作為氧化物半導(dǎo)體層來制造薄膜晶體管。注意，M表示從Ga、Fe、N1、Mn以及Co中選擇的一種金屬元素或多種金屬元素。例如，M可以是Ga或M可含有除了 Ga之外的上述金屬元素，例如M可以是Ga和N1、或者Ga和Fe。另外，在上述氧化物半導(dǎo)體中，在某些情況下，除被包含作為M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過渡金屬的氧化物作為雜質(zhì)元素。在本說明書中，對于組合式被表達為InMO3(ZnO)m(m>0)的氧化物半導(dǎo)體層，包括Ga作為M的氧化物半導(dǎo)體被稱作In-Ga-Zn-O基氧化物半導(dǎo)體，且其薄膜也被稱作In-Ga-Zn-O基膜。作為施加到氧化物半導(dǎo)體層的金屬氧化物，除了上述之外，還可使用下述金屬氧化物中的任意=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。氧化硅可被包含在使用上述金屬氧化物中的任意項所形成的氧化物半導(dǎo)體層中。脫水或脫氫是熱處理，在諸如氮氣或稀有氣體(諸如氬或氦)之類的惰性氣體的氣氛中、在高于或等于400° C且小于或等于750° C的溫度(優(yōu)選為高于或等于425° C且小于或等于襯底的應(yīng)變點)下被執(zhí)行，利用這個熱處理減少了氧化物半導(dǎo)體層中含有的諸如濕氣之類的雜質(zhì)。進一步，可使用利用電爐的加熱方法、諸如利用被加熱的氣體的氣體快速熱退火(GRTA)或利用燈光的燈快速熱退火(LRTA)等之類的快速加熱方法用于脫水或脫氫的熱處理。在這樣的條件下執(zhí)行上述熱處理:使得即使在經(jīng)受脫水或脫氫的氧化物半導(dǎo)體層上在高達450° C下執(zhí)行TDS，也檢測不到在300° C附近的水的兩個峰值或水的至少一個峰值。因此，即使當(dāng)在使用經(jīng)脫水或脫氫的氧化物半導(dǎo)體層的薄膜晶體管上在高達450° C下執(zhí)行TDS，也檢測不到在300° C附近的水的至少一個峰值。此外，當(dāng)溫度從在氧化物半導(dǎo)體層上執(zhí)行脫水或脫氫的加熱溫度T被降低時，重要的是通過將襯底保留在被用于脫水或脫氫的爐內(nèi)而防止水的進入，這樣該氧化物半導(dǎo)體層沒有被暴露于空氣。通過執(zhí)行脫水或脫氫，氧化物半導(dǎo)體層被變化為η-型(如，η_-型或η+-型)氧化物半導(dǎo)體層，即，低電阻氧化物半導(dǎo)體層，且然后該η-型氧化物半導(dǎo)體層被變化為i_型半導(dǎo)體層，成為較高電阻的氧化物半導(dǎo)體層。當(dāng)使用這樣的氧化物半導(dǎo)體層形成薄膜晶體管時，該薄膜晶體管的閾值電壓可以是正的，這樣可實現(xiàn)被稱為常態(tài)截止的開關(guān)元件。在顯示設(shè)備中，優(yōu)選的是，在薄膜晶體管中溝道被形成為具有盡可能接近于OV的正閾值電壓。如果薄膜晶體管的閾值電壓是負的，其易于被常態(tài)導(dǎo)通；換言之，即使當(dāng)柵電壓為OV時，電流在源電極和漏電極之間流過。在有源矩陣顯示設(shè)備中，電路中所包括的薄膜晶體管的電特性是重要的，且該顯示設(shè)備的性能取決于薄膜晶體管的電特性。在薄膜晶體管的電特性中，特別地，閾值電壓(Vth)是重要的。當(dāng)即使在場效應(yīng)遷移率較高時閾值電壓值為高或負時，難以控制電路。當(dāng)薄膜晶體管具有較高閾值電壓且具有其閾值電壓的較大絕對值時，當(dāng)該薄膜晶體管被以低電壓驅(qū)動時該薄膜晶體管不可如TFT那樣執(zhí)行開關(guān)功能，且該薄膜晶體管可能是負載。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后形成溝道且漏電流開始流過。除非增加驅(qū)動電壓否則不形成溝道的晶體管，以及即使在負電壓狀態(tài)的情況下也形成溝道且有漏電流流過的晶體管，對于用在電路中的薄膜晶體管是不合適的。在本說明書中，其中在諸如氮氣或稀有氣體(諸如氬或氦)之類的惰性氣體氣氛中執(zhí)行的熱處理被稱為用于脫水或脫氫的熱處理。在本說明書中，“脫氫”并不僅表示用熱處理消除Η2。為方便起見，消除H、OH等也被稱為“脫水或脫氫”。此外，可使用含有氧化物半導(dǎo)體層的薄膜晶體管作為電子器件或光學(xué)器件。例如，可使用含有氧化物半導(dǎo)體層的薄膜晶體管作為液晶顯示設(shè)備的開關(guān)元件、光發(fā)射設(shè)備的開關(guān)元件、電子紙的開關(guān)元件等。此外，在不限于顯示設(shè)備的情況下，使用含有氧化物半導(dǎo)體層的薄膜晶體管可制造用于控制大量電力的絕緣柵半導(dǎo)體器件，特定地，是被稱為功率MOS器件的半導(dǎo)體器件。功率MOS器件的示例包括MOSFET和IGBT。在薄膜晶體管的氧化物半導(dǎo)體層之上或之下提供用含有硼元素、銻元素、鋁元素、或磷元素的氧化硅制成的絕緣層，藉此防止水等進入從而改進薄膜晶體管的可靠性。附圖簡述

圖1A到ID是示出本發(fā)明的實施例的截面示圖。圖2Α到2D是示出本發(fā)明的實施例的截面示圖。圖3Α到3D是示出本發(fā)明的實施例的截面示圖。圖4是根據(jù)本發(fā)明的實施例的像素的等效電路圖。圖5Α到5C每一個是示出根據(jù)本發(fā)明實施例的顯示設(shè)備的截面圖。圖6Α是俯視圖，圖6Β是截面圖，示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的顯示設(shè)備。圖7Α和7C是俯視圖，圖7Β是截面圖，示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的顯示設(shè)備。圖8是示出了本發(fā)明的實施例的截面圖。圖9是示出了本發(fā)明的實施例的俯視圖。圖10是示出了本發(fā)明的實施例的俯視圖。圖11是示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的像素的等效電路圖。
圖12是示出了本發(fā)明的實施例的截面圖。圖13A和13B每一個是示出電子器件的示例的圖。圖14A和14B每一個是示出電子器件的示例的圖。圖15是示出電子器件的示例的示圖。圖16是示出電子器件的示例的示圖。圖17是示出電子器件的示例的示圖。圖18是示出氧化硅膜中的硼元素的濃度的圖。用于實現(xiàn)本發(fā)明的最佳模式在下文中，將參考附圖詳細描述本發(fā)明的各個實施例。然而，本發(fā)明并不限于以下描述，且本領(lǐng)域技術(shù)人員容易理解的是可以各種方法修改其中的模式和細節(jié)。因此，本發(fā)明不應(yīng)被解釋為限于以下諸實施例的描述。(實施例1)圖1D示出形成在襯底上的薄膜晶體管的截面結(jié)構(gòu)的示例，該薄膜晶體管是一種底柵薄膜晶體管。圖1D中所示的薄膜晶體管410是溝道蝕刻的薄膜晶體管，且在具有絕緣表面的襯底400上包括，柵電極層411 ;第一柵絕緣層402a ;第二柵絕緣層402b ;含有至少溝道形成區(qū)413、高電阻源區(qū)414a、以及高電阻漏區(qū)414b的氧化物半導(dǎo)體層；源電極層415a ;以及漏電極層415b。另外，提供了覆蓋薄膜晶體管410且與該溝道形成區(qū)413相接觸的氧化物絕緣層416，且在氧化物絕緣層416上提供保護絕緣層403。通過濺射法使用由含有硼元素、銻元素、鋁元素、或磷元素的氧化硅形成的絕緣層，作為保護絕緣層403。相比于由不含有硼元素、銻元素、鋁元素、或磷元素中任何一種的氧化硅形成的絕緣層，由含有上述元素的氧化硅形成的保護絕緣層更可能被玻璃化。因此，在從室溫到150° C的潮濕條件下水不易被吸收，且可防止?jié)駳?、氫等進入與氧化物半導(dǎo)體層的界面。首先，通過濺射法使用由含有硼元素、銻元素、鋁元素、或磷元素的氧化硅制成的絕緣層可形成第一柵絕緣層402a，從而薄膜晶體管的氧化物半導(dǎo)體層可被夾在各自由含有硼元素、銻元素、鋁元素、或磷元素的氧化硅制成的絕緣層之間，藉此可防止水等進入從而改進該薄膜晶體管的可靠性。使用單柵薄膜晶體管來描述薄膜晶體管410 ;當(dāng)需要時可形成含有多個溝道形成區(qū)的多柵薄膜晶體管。下文將參考圖1A到ID而描述在襯底上用于形成薄膜晶體管410的工藝。首先，在具有絕緣表面的基板400上形成導(dǎo)電膜，且然后，通過第一光刻步驟中形成柵電極層411。注意，可通過噴墨法形成抗蝕劑掩模。當(dāng)用噴墨法形成抗蝕劑掩模時不使用光掩模，這導(dǎo)致減少制造成本。雖然對可用作具有絕緣表面的襯底400的襯底沒有特定限制，但是襯底必須具有至少足夠高的耐熱性來抵抗后來要進行的熱處理。作為具有絕緣表面的襯底400，可使用由鋇硼硅玻璃、鋁硼硅玻璃等制成的玻璃襯底。在稍后進行熱處理的溫度較高的情況下，優(yōu)選使用其應(yīng)變點大于或等于730° C的玻璃襯底。例如，可使用諸如鋁硅酸鹽玻璃、鋁硼硅酸鹽玻璃或溴硼硅酸鹽玻璃之類的玻璃材料的襯底作為玻璃襯底。注意，通過含有相比硼酸更大量的氧化鋇(BaO)，可獲得耐熱且更實用的玻璃襯底。因此，優(yōu)選使用含有BaO和B2O3的玻璃襯底以使BaO的量大于的B2O3的量。注意，可使用由諸如陶瓷基板、石英基板、或蘭寶石基板之類的絕緣體形成的基板來代替以上玻璃基板?？蛇x地，可使用結(jié)晶化玻璃等。從Al、Cr、Cu、Ta、T1、Mo以及W中選擇的元素、包含上述這些元素中的任意作為其組分的合金、包含上述元素中的任意的組合的合金等，作為柵電極層411的材料。接著，在柵電極層411之上形成柵絕緣層。柵絕緣層可通過等離子體CVD法、濺射法等使用氧化硅層、氮化硅層、氧氮化硅層、和氮氧化硅層形成為單層或疊層。例如，可使用SiH4、氧氣和氮氣作為沉積氣體通過等離子體CVD法來形成氧氮化硅層。在這個實施例中，柵絕緣層是具有大于等于50nm且小于等于200nm厚度的第一柵絕緣層402a和具有大于等于50nm且小于等于300nm厚度的第二柵絕緣層402b的堆疊。通過使用利用含有硼元素的柱狀多晶硅靶(電阻率=IQcm到10 Qcm)的濺射法在氧氣氛中沉積而形成具有IOOnm厚度的氧化硅膜，作為第一柵絕緣層402a。被用作第一柵絕緣層402a的氧化硅膜含有硼元素。不限于硼元素，可使用鋁元素、磷元素、或銻元素。進一步,對于柵絕緣層402b,通過PCVD方法形成IOOnm厚的氧化娃膜。進一步，可在襯底400與柵電極層411之間提供用作基膜的絕緣膜。該基膜具有防止雜質(zhì)元素從基板400擴散的功能，并且可形成為使用氮化硅膜、氧化硅膜、氮氧化硅膜、以及氧氮化硅膜中的一種或多種的單層結(jié)構(gòu)或疊層結(jié)構(gòu)。此外，通過使用其中使用含有硼元素的硅靶的濺射法在氧氣氛中沉積獲得的氧化硅膜可被形成為基膜。在第二柵絕緣層402b上形成厚度為大于或等于2nm且小于或等于200nm的氧化物半導(dǎo)體膜430。氧化物半導(dǎo)體膜430的厚度優(yōu)選為小于或等于50nm，從而即使當(dāng)在形成氧化物半導(dǎo)體膜430之后執(zhí)行用于脫水或脫氫的熱處理時也保持在非晶狀態(tài)中。氧化物半導(dǎo)體膜的薄厚度可在形成氧化物半導(dǎo)體膜之后執(zhí)行熱處理時防止氧化物半導(dǎo)體膜結(jié)晶。注意，在通過濺射法形成氧化物半導(dǎo)體膜430之前，優(yōu)選地通過其中通過氬氣的引入而生成等離子體的反濺射來去除附連到柵絕緣層402b的表面的灰塵。反濺射是指其中不向靶側(cè)施加電壓，使用RF電源在氬氣氛中向襯底側(cè)施加電壓來在襯底附近產(chǎn)生等離子體并修整表面的方法。應(yīng)注意，替代氬氣氛，可使用氮、氦、氧等氣體。在這個實施例中，通過使用In-Ga-Zn-O基氧化物半導(dǎo)體沉積祀的派射法來形成氧化物半導(dǎo)體膜430。圖1A是此階段的截面圖。此外，可在稀有氣體(通常是氬)氣氛、氧氣氛、或包含稀有氣體(通常是氬)和氧的氣氛中通過濺射法形成氧化物半導(dǎo)體膜430。當(dāng)采用濺射法時，優(yōu)選使用包含大于等于2wt%且小于等于10wt%的SiO2的靶來執(zhí)行沉積，并且防止結(jié)晶的SiOx (X>0)被包含在氧化物半導(dǎo)體膜430中，從而可防止在后續(xù)步驟中的脫水或脫氫的熱處理期間的結(jié)晶。接著，通過第二光刻步驟將氧化物半導(dǎo)體膜430處理成島狀氧化物半導(dǎo)體層?？赏ㄟ^噴墨法形成用于形成島狀氧化物半導(dǎo)體層的抗蝕劑掩模。當(dāng)用噴墨法形成抗蝕劑掩模時不使用光掩模，這導(dǎo)致減少制造成本。然后，氧化物半導(dǎo)體層經(jīng)受脫水或脫氫。脫水或脫氫的第一熱處理的溫度高于或等于400° C且低于或等于750° C，優(yōu)選高于或等于400° C且低于襯底板的應(yīng)變點。此處，襯底被放在作為一種熱處理裝置的電爐中，且在氮氣氛中在450° C在氧化物半導(dǎo)體層上執(zhí)行熱處理達一小時，且然后，在不暴露給空氣的情況下防止水或氫進入氧化物半導(dǎo)體層；因此，獲得氧化物半導(dǎo)體層431 (見圖1B)。熱處理裝置不限于電爐，并且可設(shè)置有通過來自諸如電阻加熱器等加熱器的熱傳導(dǎo)或熱輻射對要處理的對象加熱的設(shè)備。例如，可使用諸如氣體快速熱退火(GRTA)裝置或燈快速熱退火(LRTA)裝置之類的快速熱退火(RTA)裝置。LRTA裝置是用于通過從諸如鹵素?zé)?、鹵化金屬燈、氙弧燈、碳弧燈、高壓鈉燈、或高壓汞燈之類的燈發(fā)射的光(電磁波)輻射來對要處理對象加熱的裝置。GRTA裝置是通過使用高溫氣體來執(zhí)行熱處理的裝置?？墒褂貌慌c要通過熱處理處理的對象反應(yīng)的惰性氣體(像氮氣或稀有氣體(諸如氬氣))作為氣體。例如，GRTA可如下執(zhí)行，作為第一熱處理。轉(zhuǎn)移襯底并將其放在被加熱至650° C到700° C的高溫的惰性氣體中，加熱達數(shù)分鐘，并轉(zhuǎn)移且將其從被加熱至高溫的惰性氣體中取出。GRTA能使高溫?zé)崽幚磉_較短的時間。注意，在第一熱處理中，優(yōu)選在氮或諸如氦、氖或氬之類的稀有氣體的氣氛中不包含水、氫等?？蛇x地，優(yōu)選的是被引入熱處理裝置的氮或諸如氦、氖、或氬之類的稀有氣體具有大于或等于6N(99.9999% )、優(yōu)選大于或等于7N(99.99999% )的純度；即，雜質(zhì)濃度被設(shè)置為低于或等于lppm、優(yōu)選低于或等于0.lppm。根據(jù)第一熱處理的條件或氧化物半導(dǎo)體層的材料，氧化物半導(dǎo)體層可被結(jié)晶化并變化為微晶膜或多晶膜。例如，可將氧化物半導(dǎo)體層結(jié)晶化為微晶氧化物半導(dǎo)體膜，其中結(jié)晶化的程度大于或等于90%或者大于或等于80%。進一步，根據(jù)第一熱處理的條件或氧化物半導(dǎo)體層的材料，氧化物半導(dǎo)體層可以是不含有晶體成分的非晶氧化物半導(dǎo)體膜?？稍趯⒀趸锇雽?dǎo)體膜430被處理成島狀氧化物半導(dǎo)體層之前，在氧化物半導(dǎo)體膜430上執(zhí)行氧化物半導(dǎo)體層的第一熱處理。在此情況下，在第一熱處理之后，從熱處理裝置取出襯底，且執(zhí)行光刻步驟。接著，在第二柵絕緣層402b和氧化物半導(dǎo)體層431上形成金屬導(dǎo)電膜，且隨后，通過第三光刻步驟形成抗蝕劑掩模，并選擇性蝕刻該金屬導(dǎo)電膜以形成島狀金屬電極層。金屬導(dǎo)電膜的材料的示例包括從Al、Cr、Cu、Ta、T1、Mo以及W中選擇的元素；包含上述這些元素中的任意作為其組分的合金；包含上述元素中的任意的組合的合金等。金屬導(dǎo)電膜優(yōu)選地具有其中在鈦層上堆疊鋁層且在該鋁層上堆疊鈦層的三層結(jié)構(gòu)，或者其中在鑰層上堆疊鋁層且在該鋁層上堆疊鑰層的三層結(jié)構(gòu)。不言而喻，金屬導(dǎo)電膜可具有單層結(jié)構(gòu)、或者兩層或更多層的疊層結(jié)構(gòu)。然后，移除抗蝕劑掩模，通過第四光刻步驟形成另一個抗蝕劑掩模，且選擇性地執(zhí)行蝕刻來形成源電極層415a和漏電極層415b ;此后，移除該抗蝕劑掩模(見圖1C)。注意，在該第四光刻步驟中，在一些情況下，僅蝕刻了氧化物半導(dǎo)體層431的一部分，藉此形成具有凹槽(凹入部分)的氧化物半導(dǎo)體層。此外，可通過噴墨法形成用于形成源電極層415a和漏電極層415b的抗蝕劑掩模。當(dāng)用噴墨法形成抗蝕劑掩模時不使用光掩模，這導(dǎo)致減少制造成本。為了減少光刻步驟中光掩模的數(shù)量和步驟，蝕刻步驟可使用通過使用多色調(diào)掩模而形成的抗蝕劑掩模來執(zhí)行，該多色調(diào)掩模是透射光以使其具有多個強度的曝光掩模。由于使用灰色調(diào)掩模制成的抗蝕劑掩模具有多個厚度且可通過執(zhí)行蝕刻而在形狀上進一步變化，可在多個蝕刻步驟中使用這樣的抗蝕劑掩模來提供不同圖案。因此，與至少兩種不同的圖案相對應(yīng)的抗蝕劑掩模可通過使用一個多色調(diào)掩模來形成。由此，可減少曝光掩模的數(shù)量，并且還可減少相應(yīng)的光刻步驟的數(shù)量，因此可實現(xiàn)工藝的簡化。然后，使用諸如N20、N2、或Ar之類的氣體來執(zhí)行等離子體處理。這個等離子體處理移除了被吸收在被暴露的氧化物半導(dǎo)體層的表面上的水等。此外，可使用氧和氬的混合氣體來執(zhí)行等離子體處理。在等離子體處理之后，在不暴露給空氣的情況下形成用作保護絕緣膜且與氧化物半導(dǎo)體層的部分相接觸的氧化物絕緣層416。氧化物絕緣層416的厚度為至少lnm，并且可適當(dāng)?shù)赝ㄟ^使諸如水或氫之類的雜質(zhì)不進入氧化物絕緣層416的方法(諸如濺射法)來形成。在這個實施例中，通過濺射法沉積200nm厚的氧化硅膜作為氧化物絕緣層416。成膜中的襯底溫度可被設(shè)定為大于等于室溫且小于等于300° C，且在這個實施例中是100° C?？稍谙∮袣怏w(通常是氬)氣氛、氧氣氛、或包含稀有氣體(通常是氬)和氧的氣氛中通過濺射法形成氧化硅膜。進一步，可使用氧化硅靶或硅靶作為靶。例如，可通過在含有氧和氮的氣氛中使用硅靶的濺射法形成氧化硅膜。氧化物絕緣層416被形成為與在脫水或脫氫同時已經(jīng)是氧氣不足的氧化物半導(dǎo)體層且成為η-型(低電阻)氧化物半導(dǎo)體層的氧化物半導(dǎo)體層相接觸。使用不包括諸如水分、氫離子和0!Γ之類的雜質(zhì)且阻擋這些雜質(zhì)從外部進入的無機絕緣膜作為這個氧化物絕緣層416。特定地，使用氧化硅膜、氮氧化 硅膜、氧化鋁膜、或氧氮化鋁膜等。接著，在惰性氣體氣氛或氧氣氣氛(優(yōu)選在大于等于200° C且小于等于400° C的溫度，例如，在大于等于250° C且小于等于350° C)中執(zhí)行第二熱處理。例如，在氮氣氛中，在250° C執(zhí)行第二熱處理達I小時。在執(zhí)行第二熱處理時，當(dāng)氧化物半導(dǎo)體層的部分(溝道形成區(qū))與氧化物絕緣層416相接觸時施加熱。通過上述步驟，被沉積之后的氧化物半導(dǎo)體膜，在脫水或脫氫的熱處理的同時，成為將是η-型(低電阻)氧化物半導(dǎo)體膜的氧不足的氧化物半導(dǎo)體膜，且然后，該氧化物半導(dǎo)體膜的部分選擇性地在氧過量狀態(tài)中被制成。因此，與柵電極層411交迭的溝道形成區(qū)413變成i型，并且以自對準(zhǔn)方式形成與源電極層415a交迭的高電阻源區(qū)414a和與漏電極層415b交迭的高電阻漏區(qū)414b。通過上述步驟，形成薄膜晶體管410。在與漏電極層415b (或源電極層415a)交迭的氧化物半導(dǎo)體層的部分中形成高電阻的漏區(qū)414b (或高電阻的源區(qū)414a)，從而可增加薄膜晶體管的可靠性。特定地，隨著高電阻漏區(qū)414b的形成，導(dǎo)電率從漏電極415b到高電阻漏區(qū)414b和溝道形成區(qū)413而逐漸地變化。因此，在晶體管與連接至用于提供高電源電勢VDD的引線的源電極層一起操作的情況下，高電阻的漏區(qū)414b用作緩存，且因此，即使當(dāng)高電壓被施加在柵電極層411和漏電極層415b之間時，不易于導(dǎo)致電場的局部集中，這導(dǎo)致晶體管的耐壓的增加。接著，通過第五光刻步驟形成抗蝕劑掩模，且選擇性地執(zhí)行蝕刻，這樣氧化物絕緣層416的一部分被移除，且第二柵絕緣層402b的一部分被暴露。接著，在氧化物絕緣層416上形成保護絕緣層403。提供保護絕緣層403與第二柵絕緣層402b的被暴露的區(qū)域相接觸。使用通過使用硅靶的濺射法使用由含有硼元素、銻元素、鋁元素、或磷元素的氧化硅形成的絕緣層，形成保護絕緣層403。在這個實施例中，在氧氣氛中使用含有硼元素的柱狀多晶硅靶(電阻率:0.01 Qcm)形成厚度IOOnm的氧化硅膜作為保護絕緣層403。注意，在硅晶片上形成具有300nm厚度的含有硼元素的硅氧化物形成的絕緣膜，且由二次離子質(zhì)譜法(SIMS)測量硼元素的濃度。在下列條件下通過在氧氣氛(氧流速為100%)中使用含有硼元素的柱狀多晶硅靶(電阻率:0.0lQcm)以脈沖方式施加偏壓的脈沖DC濺射法形成絕緣膜:壓力為0.4Pa、DC電源為6kW、襯底和靶之間的距離為89mm、且襯底溫度為100° C。圖18示出測量結(jié)果。如圖18中所示，氧化硅膜中的硼元素的濃度的平均值或峰值為大于等于I X IO18CnT3且小于等于lX1019cm_3。圖18中的測量結(jié)果包括不僅分析硼元素還分析了鐵元素、鉻元素和鋁元素的結(jié)果。采用圖1D中所示的薄膜晶體管410的結(jié)構(gòu)，可在形成含有硼元素的保護絕緣層403之后的制造工藝中防止?jié)駳鈴耐饨邕M入。進一步，還在器件被完成作為含有使用含有硼元素的保護絕緣層403的薄膜晶體管的半導(dǎo)體器件(諸如液晶顯示設(shè)備)之后，可長期防止?jié)駳鈴耐獠窟M入；因此，可改進該器件的長期可靠性。進一步，可形成氮化硅膜來覆蓋含有硼元素的保護絕緣層403，從而可進一步防止?jié)駳鈴耐獠窟M入。此外，這個實施例描述了其中一個薄膜晶體管的氧化物半導(dǎo)體層被夾在各自含有硼元素的氧化硅膜(第一柵絕緣層402a和保護絕緣層403)之間的結(jié)構(gòu)，但不限于此；可采用其中多個薄膜晶體管的氧化物半導(dǎo)體層被夾在各自含有硼元素的氧化硅膜之間的結(jié)構(gòu)。進一步，這個實施例不限于其中薄膜晶體管的氧化物半導(dǎo)體層被夾在各自含有硼元素的氧化硅膜之間的結(jié)構(gòu)；可采用其中至少在氧化物半導(dǎo)體層上提供含有硼元素的氧化硅膜的結(jié)構(gòu)。例如，當(dāng)襯底400是含有硼元素的玻璃襯底時，由于玻璃襯底的主要組分是氧化硅，通過在薄膜晶體管的氧化物半導(dǎo)體層上提供含有硼元素的氧化硅膜而將薄膜晶體管的氧化物半導(dǎo)體層加載含有硼元素的氧化硅中。(實施例2)在這個實施例中，將描述具有不同于實施例1中結(jié)構(gòu)的薄膜晶體管的示例。圖2D示出該薄膜晶體管的截面結(jié)構(gòu)的示例。圖2D中所示的薄膜晶體管460是倒置共面薄膜晶體管(也被稱為底部接觸式薄膜晶體管)，且在具有絕緣表面的襯底450上包括，柵電極層451、第一柵絕緣層452a、第二柵絕緣層452b、含有至少溝道形成區(qū)454的氧化物半導(dǎo)體層、源電極層455a、以及漏電極層455b。另外，提供了覆蓋薄膜晶體管460且與溝道形成區(qū)454相接觸的氧化物絕緣層456。進一步，在圖2D中所示的薄膜晶體管460中，在氧化物絕緣層456上提供保護絕緣層457。通過濺射法使用由含有硼元素、銻元素、鋁元素、或磷元素的氧化硅形成的絕緣層，形成保護絕緣層457。在這個實施例中，使用含有硼元素的氧化硅膜用于氧化物絕緣層456和保護絕緣層457。下文中，將參考圖2A到2D而描述在襯底上的薄膜晶體管460的制造步驟。如實施例1中，在具有絕緣表面的襯底450上提供柵電極層451。此外，可在襯底450與柵電極層451之間提供用作基膜的絕緣膜。然后，如實施例1中，在柵電極層451上形成第一柵絕緣層452a和第二柵絕緣層452b。通過使用利用含有硼元素的柱狀多晶硅靶(電阻率:lQcm到IOQcm)的濺射法在氧氣氛中形成50nm厚的氧化硅膜，作為第一柵絕緣層452a。被用作第一柵絕緣層452a的氧化硅膜含有硼元素。通過PCVD方法形成IOOnm厚的氧氮化硅膜作為第二柵絕緣層452b。接著，在第二柵絕緣層452b上形成金屬導(dǎo)電膜。此后，通過第二光刻步驟形成抗蝕劑掩模，且選擇性地蝕刻金屬導(dǎo)電膜來形成源電極層455a和漏電極層455b。金屬導(dǎo)電膜的材料的示例包括從Al、Cr、Cu、Ta、T1、Mo以及W中選擇的元素；包含上述這些元素中的任意作為其組分的合金；包含上述元素中的任意的組合的合金等。然后，移除抗蝕劑掩模，且在第二柵絕緣層452b、源電極層455a、以及漏電極層455b上形成氧化物半導(dǎo)體膜459。在這個實施例中，通過使用In-Ga-Zn-O基氧化物半導(dǎo)體沉積祀的派射法來形成氧化物半導(dǎo)體膜459。這個階段的截面視圖對應(yīng)于圖2A。此外，可在稀有氣體(通常是氬)氣氛、氧氣氛、或包含稀有氣體(通常是氬)和氧的氣氛中通過濺射法形成氧化物半導(dǎo)體膜459。此外，在采用濺射法的情況下，優(yōu)選使用包含大于等于2wt%且小于等于10wt%的SiO2的靶來執(zhí)行沉積，并且防止結(jié)晶的SiOx (X>0)被包含在氧化物半導(dǎo)體膜459中，從而在后續(xù)步驟中執(zhí)行的脫水或脫氫的熱處理時，可抑制結(jié)晶。注意，在通過濺射法形成氧化物半導(dǎo)體膜459之前，優(yōu)選通過其中通過氬氣的引入而生成等離子體的反濺射來去除附連到柵絕緣層452b的表面的灰塵。反濺射是指其中不向靶側(cè)施加電壓，使用RF電源在氬氣氛中向襯底側(cè)施加電壓來在襯底附近產(chǎn)生等離子體從而修整表面的方法。應(yīng)注意，替代氬氣氛，可使用氮、氦、氧等氣體。接著，通過第三光刻步驟將氧化物半導(dǎo)體膜459處理成島狀氧化物半導(dǎo)體層453?？赏ㄟ^噴墨法形成用于形成島狀氧化物半導(dǎo)體層的抗蝕劑掩模。當(dāng)用噴墨法形成抗蝕劑掩模時不使用光掩模，這導(dǎo)致減少制造成本。然后，氧化物半導(dǎo)體層經(jīng)受脫水或脫氫。脫水或脫氫的第一熱處理的溫度高于或等于400° C且低于或等于750° C，優(yōu)選高于或等于400° C且低于襯底板的應(yīng)變點。此處，在襯底被放在作為一種熱處理裝置的電爐中，且在氮氣氛中在450° C在氧化物半導(dǎo)體層上執(zhí)行熱處理達一小時然后，在不暴露給空氣的情況下防止水或氫進入氧化物半導(dǎo)體層；因此，獲得氧化物半導(dǎo)體層453 (見圖2B)。例如，GRTA可如下執(zhí)行，作為第一熱處理。轉(zhuǎn)移襯底并將其放在被加熱至650° C到700° C的高溫的惰性氣體中，加熱達數(shù)分鐘，并轉(zhuǎn)移且將其從被加熱至高溫的惰性氣體中取出。GRTA能實現(xiàn)高溫?zé)崽幚磉_較短的時間。根據(jù)第一熱處理的條件或氧化物半導(dǎo)體層的材料，在一些情況下氧化物半導(dǎo)體層被結(jié)晶化并變化為微晶膜或多晶膜?？稍趯⒀趸锇雽?dǎo)體膜459被處理成島狀氧化物半導(dǎo)體層之前，在氧化物半導(dǎo)體層上執(zhí)行氧化物半導(dǎo)體層的第一熱處理。在此情況下，在第一熱處理之后，從熱處理裝置取出襯底，且執(zhí)行光刻步驟。然后，使用諸如N20、N2、或Ar之類的氣體來執(zhí)行等離子體處理。這個等離子體處理移除了被吸收在被暴露的氧化物半導(dǎo)體層的表面上的水等。此外，可使用氧和氬的混合氣體來執(zhí)行等離子體處理。在等離子體處理之后，在不暴露給空氣的情況下形成用作保護絕緣膜且與氧化物半導(dǎo)體層相接觸的氧化物絕緣層456 (見圖2C)。適當(dāng)?shù)赝ㄟ^濺射法等可將氧化物絕緣層456形成為厚度至少lnm，所述方法是其中諸如水或氫之類的雜質(zhì)不進入氧化物絕緣層456的方法。濺射法的示例包括高頻電源被用作濺射電源的RF濺射法、使用DC電源的直流濺射法、以及以脈沖方式施加偏壓的脈沖DC濺射法。另外，還存在其中可設(shè)置不同材料的多個靶的多源濺射裝置。通過多源濺射裝置，可形成在同一腔室中堆疊的不同材料的膜，或者可在同一腔室中通過放電同時形成多種材料的膜。此外，存在室中設(shè)置有磁鐵系統(tǒng)且用于磁控管濺射法的濺射裝置，以及在不使用輝光放電的情況下使用微波產(chǎn)生等離子體的用于ECR濺射法的濺射裝置。此外，作為使用濺射法的沉積方法，還存在靶物質(zhì)和濺射氣體組分在沉積期間相互化學(xué)反應(yīng)以形成它們的化合物薄膜的反應(yīng)濺射法，以及在沉積期間也對基板施加電壓的偏置濺射法。然后，在氧化物絕緣層456上形成保護絕緣層457 (參見圖2D)。使用通過使用硅靶的濺射法使用由含有硼元素、銻元素、鋁元素、或磷元素的氧化硅形成的絕緣層，形成保護絕緣層457。在這個實施例中，如下堆疊氧化物絕緣層456和保護絕緣層457。兩個靶子，含有硼元素的第一硅靶和含有比第一硅靶的硼元素更大量的硼元素的第二硅靶，被放在同一室中，且通過使用遮蔽物(shutter)切換祀在氧氣氛在同一室中連續(xù)形成氧化物絕緣層456和保護絕緣層457。在這個實施例中，形成200nm厚含有硼元素的氧化硅膜和IOOnm厚的含有硼元素的氧化硅膜分別作為氧化物絕緣層456和保護絕緣層457。注意，在保護絕緣層457中含有的硼元素的濃度高于氧化物絕緣層456中的濃度。這些絕緣層的沉積中的襯底溫度可為大于等于室溫且小于等于300° C，且在這個實施例中為100° C?？稍谙∮袣怏w(通常是氬)氣氛、氧氣氛、或包含稀有氣體(通常是氬)和氧的氣氛中通過濺射法形成氧化硅膜。進一步，可使用氧化硅靶或硅靶作為靶。此外，在氧氣氛中可使用遮蔽物將所用靶切換數(shù)次，且保護絕緣層457可具有包括四層或更多層的層疊結(jié)構(gòu)，包括具有較高硼元素濃度的絕緣層和具有較低硼元素濃度的絕緣層。進一步，使用所謂的共同濺射來形成其中硼元素濃度具有梯度的保護絕緣層457。在共同濺射中，兩個靶，不含有硼元素的硅靶和含有硼元素的硅靶，被放置在同一室中，其同時執(zhí)行使用這些靶的濺射。接著，在惰性氣體氣氛或氧氣氣氛(優(yōu)選在大于等于200° C且小于等于400° C的溫度，例如，在大于等于250° C且小于等于350° C)中執(zhí)行第二熱處理。例如，在氮氣氛中，在250° C執(zhí)行第二熱處理達I小時。利用第二熱處理，在氧化物半導(dǎo)體層與氧化物絕緣層456相接觸時施加熱。通過上述步驟，形成薄膜晶體管460。利用圖2C中所示的薄膜晶體管460的結(jié)構(gòu)，可在形成含有硼元素的保護絕緣層457之后的制造工藝中防止?jié)駳鈴耐饨邕M入。此外，可能即使在器件被完成作為含有使用含有硼元素的保護絕緣層457的薄膜晶體管的半導(dǎo)體器件(例如液晶顯示設(shè)備)之后，防止?jié)駳鈴耐獠窟M入；因此，可改進該器件的長期可靠性。
此外，這個實施例描述了其中一個薄膜晶體管的氧化物半導(dǎo)體層被夾在各自含有硼元素的氧化硅膜(第一柵絕緣層452a和保護絕緣層457)之間的結(jié)構(gòu)，但不限于此；可采用其中多個薄膜晶體管的氧化物半導(dǎo)體層被夾在每一個含有硼元素的氧化硅膜之間的結(jié)構(gòu)。這個實施例可隨意地與實施例1相組合。(實施例3)在這個實施例中，將描述具有不同于實施例1中結(jié)構(gòu)的薄膜晶體管的示例。圖3D示出該薄膜晶體管的截面結(jié)構(gòu)的示例。圖3D中所示的薄膜晶體管310是溝道停止型薄膜晶體管，且在具有絕緣表面的襯底300上包括，柵電極層311、第一柵絕緣層302a、第二柵絕緣層302b、含有至少溝道形成區(qū)313c的氧化物半導(dǎo)體層、源電極層315a、以及漏電極層315b。另外，提供了位于溝道形成區(qū)313c上且與該溝道形成區(qū)相接觸的氧化物絕緣層316，且在氧化物絕緣層316上提供保護絕緣層307。通過濺射法使用由含有硼元素、銻元素、鋁元素、或磷元素的氧化硅形成的絕緣層，形成保護絕緣層307。在這個實施例中，使用了由含有磷元素的氧化硅形成的絕緣層。下文將參考圖3A到3D而描述在襯底上用于形成薄膜晶體管310的工藝。如實施例1中，在具有絕緣表面的襯底311上提供柵電極層300。進一步，可在襯底300與柵電極層311之間提供用作基膜的絕緣膜。然后，如實施例1中，在柵電極層311上形成第一柵絕緣層302a和第二柵絕緣層302b。通過使用利用含有硼元素的柱狀多晶硅靶(電阻率:lQcm到IOQcm)的濺射法在氧氣氛中形成50nm厚的氧化硅膜，作為第一柵絕緣層302a。被用作第一柵絕緣層302a的氧化硅膜含有硼元素。通過PCVD方法形成IOOnm厚的氧氮化硅膜作為第二柵絕緣層302b。接著，在第二柵絕緣層302b上形成氧化物導(dǎo)電膜330。在這個實施例中，通過使用In-Ga-Zn-O基氧化物半導(dǎo)體沉積祀的派射法來形成氧化物半導(dǎo)體膜330。這個階段的截面視圖對應(yīng)于圖3A。此外，可在稀有氣體(通常是氬)氣氛、氧氣氛、或包含稀有氣體(通常是氬)和氧的氣氛中通過濺射法形成氧化物半導(dǎo)體膜330。然后，使用諸如N20、N2、或Ar之類的氣體來執(zhí)行等離子體處理。這個等離子體處理移除了被吸收在被暴露的氧化物半導(dǎo)體膜330的表面上的水等。此外，可使用氧和氬的混合氣體來執(zhí)行等離子體處理。在等離子體處理之后，在不暴露給空氣的情況下形成用作溝道保護絕緣膜且與氧化物半導(dǎo)體膜330相接觸的氧化物絕緣層316。適當(dāng)?shù)赝ㄟ^濺射法等可將氧化物絕緣層316形成為厚度至少lnm，所述方法是其中諸如水或氫之類的雜質(zhì)不進入氧化物絕緣層316的方法。在這個實施例中，通過使用硅靶的濺射法形成氧化硅膜，然后通過光刻步驟選擇性地蝕刻來形成氧化物絕緣層316。接著，通過光刻步驟將氧化物半導(dǎo)體膜330處理成島狀氧化物半導(dǎo)體層(見圖3B)。接著，在島狀氧化物半導(dǎo)體層和氧化物絕緣層316上堆疊氧化物導(dǎo)電膜和金屬導(dǎo)電膜，且通過光刻步驟形成抗蝕劑掩模334。接著，選擇性地執(zhí)行蝕刻來形成氧化物導(dǎo)電層314a和314b、源電極層315a、以及漏電極層315b (見圖3C)。氧化物導(dǎo)電膜的材料的示例包括氧化鋅、氧化鋅鋁、氧氮化鋅鋁、以及氧化鋅鎵。金屬導(dǎo)電膜的材料的示例包括從Al、Cr、Cu、Ta、T1、Mo以及W中選擇的元素；包含上述這些元素中的任意作為其組分的合金；包含上述元素中的任意的組合的合金等。氧化物導(dǎo)電層314a形成在源電極層315a下且與源電極層315a相接觸，且氧化物導(dǎo)電層314b形成在源電極層315b下且與源電極層315b相接觸。通過在源電極層315a和氧化物半導(dǎo)體層之間提供氧化物導(dǎo)電層314a，可降低接觸電阻，這導(dǎo)致電阻下降，從而可形成可以高速操作的薄膜晶體管。接著，移除抗蝕劑掩模334，且在惰性氣體氣氛或氧氣氛(優(yōu)選在大于等于200° C且小于等于400° C的溫度，例如，在大于等于250° C且小于等于350° C)中執(zhí)行第二熱處理。例如，在氮氣氛中，在250° C執(zhí)行第二熱處理達I小時。利用第二熱處理，當(dāng)氧化物半導(dǎo)體層的部分(溝道形成區(qū))與氧化物絕緣層316相接觸時施加熱。接著，在源電極層315a和漏電極層315b上形成保護絕緣層307。此外，提供保護絕緣層307與第二柵絕緣層302b的被暴露的區(qū)域相接觸。使用通過使用硅靶的濺射法使用由含有硼元素、銻元素、鋁元素、或磷元素的氧化硅形成的絕緣層，形成保護絕緣層307。在這個實施例中，在氧氣氛中使用含有磷元素的柱狀多晶硅靶(電阻率:小于或等于5Qcm)形成厚度IOOnm的氧化硅膜作為保護絕緣層307。通過上述步驟，形成薄膜晶體管310。利用圖3D中所示的薄膜晶體管310的結(jié)構(gòu)，可在形成含有磷元素的保護絕緣層307之后的制造工藝中防止?jié)駳鈴耐饨邕M入。此外，可能即使在器件被完成作為含有使用含有磷元素的保護絕緣層307的薄膜晶體管的半導(dǎo)體器件(例如液晶顯示設(shè)備)之后，防止?jié)駳鈴耐獠窟M入；因此，可改進該器件的長期可靠性。本實施例能自由地與任何其它實施例結(jié)合。例如，在實施例1的結(jié)構(gòu)中，可在氧化物半導(dǎo)體層和源電極層(或漏電極層)之間提供氧化物導(dǎo)電層。通過提供氧化物導(dǎo)電層，可降低接觸電阻，這導(dǎo)致電阻下降，從而可形成可以高速操作的薄膜晶體管。(實施例4)在這個實施例中，將描述使用了在實施例2中所描述的多個薄膜晶體管和使用電致發(fā)光的發(fā)光元件的有源矩陣發(fā)光顯示設(shè)備制造的示例。利用電致發(fā)光的發(fā)光元件是根據(jù)發(fā)光材料是有機化合物還是無機化合物來分類的。一般而言，前者被稱為有機EL元件，而后者被稱為無機EL元件。在有機EL元件中，通過對發(fā)光元件施加電壓，電子和空穴分別從一對電極注入包含發(fā)光有機化合物的層中，且電流流動。然后載流子(電子和空穴)重新組合，因此激發(fā)發(fā)光有機化合物。發(fā)光有機化合物從激發(fā)態(tài)返回基態(tài)，從而發(fā)射光。由于這種機制，這樣的發(fā)光元件被稱為電流激發(fā)發(fā)光元件。無機EL元件根據(jù)它們的元件結(jié)構(gòu)分類為分散型無機EL元件和薄膜無機EL元件。分散型無機EL元件具有發(fā)光材料的粒子分散在粘合劑中的發(fā)光層，而且其發(fā)光機制是利用施主能級和受主能級的施主-受主重新組合型發(fā)光。薄膜無機EL元件具有發(fā)光層夾在介電層之間的結(jié)構(gòu)，而介電層又進一步夾在電極之間，其發(fā)光機制是利用金屬離子的內(nèi)層電子躍遷的局部型發(fā)光。注意，此處將描述作為發(fā)光元件的有機EL元件的示例。圖4示出可應(yīng)用數(shù)字時間灰度驅(qū)動的作為半導(dǎo)體器件的示例的像素結(jié)構(gòu)的示例。描述可應(yīng)用數(shù)字時間灰度驅(qū)動的像素的結(jié)構(gòu)和操作。此處，一個像素包括兩個η-溝道晶體管，其中每一個包括氧化物半導(dǎo)體層作為溝道形成區(qū)。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以及電容器6403。開關(guān)晶體管6401的柵極連接至掃描線6406，開關(guān)晶體管6401的第一電極(源電極和漏電極中的一個)連接至信號線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)連接至驅(qū)動晶體管6402的柵極。驅(qū)動晶體管6402的柵極經(jīng)由電容器6403連接至電源線6407，驅(qū)動晶體管6402的第一電極連接至電源線6407，以及驅(qū)動晶體管6402的第二電極連接至發(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電連接至設(shè)置在同一襯底上的公共電勢線。發(fā)光兀件6404的第二電極(公共電極6408)被設(shè)置為低電源電勢。注意,該低電源電位是滿足低電源電勢〈高電源電勢的電勢，而該高電源電勢被為電源線6407而設(shè)置。例如可采用GND、0V等作為低電源電位。高電源電勢與低電源電勢之間的電勢差被施加給發(fā)光兀件6404,且電流被提供給發(fā)光兀件6404,從而發(fā)光兀件6404發(fā)光。此處，為了使發(fā)光兀件6404發(fā)光,設(shè)置每一個電勢以使高電源電勢與低電源電勢之間的電勢差大于或等于發(fā)光兀件6404的正向閾值電壓。注意，驅(qū)動晶體管6402的柵極電容可用作電容器6403的替代物，因此可省去電容器6403?？稍跍系绤^(qū)與柵電極之間形成驅(qū)動晶體管6402的柵電容。在電壓輸入電壓驅(qū)動方法的情況下，視頻信號被輸入驅(qū)動晶體管6402的柵極，從而使驅(qū)動晶體管6402處于充分導(dǎo)通和截止這兩種狀態(tài)中的任一種。即，驅(qū)動晶體管6402在線性區(qū)中工作。因為驅(qū)動晶體管6402在線性區(qū)中工作，因此高于電源線6407電壓的電壓被施加給驅(qū)動晶體管6402的柵極。注意，大于或等于(驅(qū)動晶體管6402的電源線電壓+Vth)的電壓被施加給信號線6405。在執(zhí)行模擬灰度驅(qū)動法而非數(shù)字時間灰度法的情況下，通過改變信號輸入可使用如圖4中一樣的像素結(jié)構(gòu)。在使用模擬灰度驅(qū)動方法的情況下，大于或等于(發(fā)光元件6404的正向電壓+驅(qū)動晶體管6402的Vth)的電壓被施加給驅(qū)動晶體管6402的柵極。發(fā)光元件6404的正向電壓指的是獲得期望照度的電壓，且包括至少正向閾值電壓。輸入了驅(qū)動晶體管6402在飽和區(qū)操作的視頻信號，從而可將電流提供給發(fā)光元件6404。為了使驅(qū)動晶體管6402在飽和區(qū)操作，電源線6407的電勢被設(shè)置為高于驅(qū)動晶體管6402的柵極電勢。當(dāng)使用模擬視頻信號時，可能根據(jù)該視頻信號而將電流饋入發(fā)光元件6404并執(zhí)行模擬灰度驅(qū)動。注意，本發(fā)明的像素結(jié)構(gòu)不限于圖4中所示的像素結(jié)構(gòu)。例如，可向圖4中的像素添加開關(guān)、電阻器、電容器、晶體管、邏輯電路等。接著，將參照圖5A到5C描述發(fā)光元件的結(jié)構(gòu)。這里，將采取η-溝道驅(qū)動TFT為例而描述像素的截面結(jié)構(gòu)。圖5Α、5Β和5C中所示的用在半導(dǎo)體器件中的驅(qū)動TFT7011、7021、和7001，各自可以類似于實施例2中所描述的薄膜晶體管的方式而被形成，且是各自含有氧化物半導(dǎo)體層的高度可靠的薄膜晶體管。為提取從發(fā)光元件發(fā)出的光，陽極或陰極中的至少一個是透明的。在襯底上形成薄膜晶體管和發(fā)光元件。發(fā)光元件可具有通過與襯底相對的表面提取光發(fā)射的頂發(fā)射結(jié)構(gòu)；通過襯底一側(cè)上的表面提取光發(fā)射的底發(fā)射結(jié)構(gòu)；或通過與襯底相對的表面和襯底一側(cè)上的表面提取光發(fā)射的雙發(fā)射結(jié)構(gòu)?？蓪⑾袼亟Y(jié)構(gòu)應(yīng)用于具有這些發(fā)射結(jié)構(gòu)中的任一種的發(fā)光兀件。接下來參考圖5A描述具有底發(fā)射結(jié)構(gòu)的發(fā)光元件。圖5A示出其中驅(qū)動TFT7011是n_溝道晶體管且光從發(fā)光元件7012發(fā)射至第一電極7013側(cè)的情況下的像素的截面圖。在圖5A中，在電連接至驅(qū)動TFT7011的漏電極層的透光導(dǎo)電膜7017上形成發(fā)光元件7012的第一電極7013，而EL層7014和第二電極7015以此順序堆疊在第一電極7013上。作為透光導(dǎo)電膜7017,可使用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、添加了氧化娃的氧化銦錫等的膜之類的透光導(dǎo)電膜?？墒褂枚喾N材料形成發(fā)光兀件的第一電極7013 ;當(dāng)該第一電極7013被用作陰極時，優(yōu)選的是使用具有低功函數(shù)的材料，具體地，諸如Li或Cs之類的堿性金屬、諸如Mg、Ca、或Sr之類的堿土金屬、含有這些金屬中的任意的合金(如，Mg:Ag或Al:Li,等)；或者諸如Yb或Er之類的稀土金屬。在圖5A中，第一電極7013的厚度是光可透射通過其的厚度(優(yōu)選地，約5nm到30nm)。例如，具有20nm厚度的鋁膜可用作第一電極7013。注意，可堆疊透光導(dǎo)電膜和鋁膜，然后選擇性地蝕刻，從而形成透光導(dǎo)電膜7017和第一電極7013。在這個情況下，可使用同一個掩模進行蝕刻，這是優(yōu)選的。進一步，第一電極7013的周邊由劃分件7019所覆蓋。劃分件7019是使用聚酰亞胺、丙烯酸、聚酰胺、或環(huán)氧樹脂的有機樹脂膜、無機絕緣膜或有機聚硅氧烷形成。尤其優(yōu)選地，使用光敏樹脂材料形成劃分件7019以在第一電極層7013上具有開口部分，以使開口部分的側(cè)壁被形成為具有連續(xù)彎曲的傾斜表面。在為劃分件7019使用感光樹脂材料的情況下，可省略形成抗蝕劑掩模的步驟。此外，在第一電極7013和劃分件7019上形成的EL層7014需要包括至少發(fā)光層，且EL層7014可被形成為單層或多層堆疊。當(dāng)使用多層形成EL層7014時，則通過依序在用作陰極的第一電極7013上堆疊電子注入層、電子傳輸層、發(fā)光層、空穴傳輸層、以及空穴注入層而形成EL層7014。然而，不一定要形成所有這些層。此外，EL層7014并不限于具有上述層疊結(jié)構(gòu)；第一電極7013可被制為用作陽極，且可依序在第一電極7013上堆疊空穴注入層、空穴傳輸層、發(fā)光層、電子傳輸層、以及電子注入層。然而，考慮到功耗，優(yōu)選的是將第一電極7013制為陰極，且依序在第一電極7013上堆疊電子注入層、電子傳輸層、發(fā)光層、空穴傳輸層、以及空穴注入層，從而可抑制驅(qū)動器電路部分的電壓的上升并可減少功耗。此外，可使用多種材料在EL層7014上形成第二電極7015。例如，當(dāng)?shù)诙姌O7015被用作陽極時，諸如ZrN，Ti, W，Ni, Pt或Cr之類的具有高功函數(shù)的材料、或者諸如ΙΤΟ，ΙΖ0,或ZnO之類的透明導(dǎo)電材料是優(yōu)選的。進一步，在第二電極7015之上，使用例如阻擋光的金屬、反射光的金屬等形成擋光膜7016。在這個實施例中，使用ITO膜形成第二電極7015，且使用Ti膜形成擋光膜7016。發(fā)光元件7012對應(yīng)于第一電極7013與第二電極7015夾住含有發(fā)光層的EL層7014的區(qū)域。在圖5A中所示像素結(jié)構(gòu)的情況下，如箭頭所示，光從發(fā)光元件7012發(fā)射至第一電極7013側(cè)。注意圖5示出了其中將發(fā)光導(dǎo)電膜用作柵電極層、且光從發(fā)光元件7012穿過濾色層7033和襯底的示例。用諸如噴墨法之類的液滴排放法、印刷法、使用光刻技術(shù)的蝕刻法等形成濾色層7033。濾色層7033由外涂層7034所覆蓋，還由保護絕緣層7035所覆蓋。注意，圖5A中示出了具有較小厚度的外涂層7034 ;然而，外涂層7034具有平面化由于濾色層7033而具不均勻性的表面的功能。形成在保護絕緣層7035、絕緣層7032、絕緣層7031中且到達源電極層的接觸孔被提供在與劃分件7019交迭的部分中。接著，將參考圖5B描述具有雙發(fā)射結(jié)構(gòu)的發(fā)光元件。在圖5B中，在電連接至驅(qū)動TFT7021的漏電極層的透光導(dǎo)電膜7027上形成發(fā)光元件7022的第一電極7023，且EL層7024和第二電極7025以此順序堆疊在第一電極7023上。作為透光導(dǎo)電膜7027,可使用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、添加了氧化娃的氧化銦錫等的膜之類的透光導(dǎo)電膜。此外，可使用多種材料形成第一電極7023。例如當(dāng)該第一電極7023被用作陰極時，優(yōu)選的是使用具有低功函數(shù)的材料，具體地，諸如Li或Cs之類的堿性金屬、諸如Mg、Ca、或Sr之類的堿土金屬、含有這些金屬中的任意的合金(如,Mg:Ag或Al:Li,等);或者諸如Yb或Er之類的稀土金屬等。在這個實施例中，第一電極7023被用作陰極，且具有可透光的厚度(優(yōu)選地，約5nm到30nm)。例如，具有20nm厚度的鋁膜被用作第一電極7023。注意，可堆疊透光導(dǎo)電膜和鋁膜，然后選擇性地蝕刻它們從而形成透光導(dǎo)電膜7027和第一電極7023。在這個情況下，可使用同一個掩模執(zhí)行蝕刻，這是優(yōu)選的。第一電極7023的周邊由劃分件7029所覆蓋。劃分件7029是使用聚酰亞胺、丙烯酸、聚酰胺、或環(huán)氧樹脂的有機樹脂膜、無機絕緣膜或有機聚硅氧烷形成。尤其優(yōu)選地，使用光敏樹脂材料形成劃分件7029以在第一電極層7023上具有開口部分，以使開口部分的側(cè)壁被形成為具有連續(xù)彎曲的傾斜表面。在為劃分件7029用感光樹脂材料的情況下，可省略形成抗蝕劑掩模的步驟。此外，在第一電極7024和劃分件7023上形成的EL層7029需要包括至少發(fā)光層，且EL層7024可被形成為單層或多層堆疊。當(dāng)使用多層形成EL層7024時，則通過依序在用作陰極的第一電極7023上堆疊電子注入層、電子傳輸層、發(fā)光層、空穴傳輸層、以及空穴注入層而形成EL層7014。然而，不一定要形成所有這些層。此外，EL層7024并不限于具有上述層疊結(jié)構(gòu)；第一電極7023可被用作陽極，且可依序在該陽極上堆疊空穴注入層、空穴傳輸層、發(fā)光層、電子傳輸層、以及電子注入層。然而，考慮到功耗，優(yōu)選的是將第一電極7023用作陰極，且依序在該陰極上堆疊電子注入層、電子傳輸層、發(fā)光層、空穴傳輸層、以及空穴注入層，從而可減少功耗。此外，可使用多種材料在EL層7025上形成第二電極7024。例如，當(dāng)?shù)诙姌O7025被用作陽極時，具有高功函數(shù)的材料、或者諸如Ι ，IZO,或ZnO之類的透明導(dǎo)電材料是優(yōu)選的。在這個實施例中，第二電極7025被用作陽極，且使用含有氧化硅的ITO膜而形成。發(fā)光元件7022對應(yīng)于第一電極7023與第二電極7025夾住含有發(fā)光層的EL層7024的區(qū)域。在圖5B中所示像素結(jié)構(gòu)的情況下，如箭頭所示，光從發(fā)光元件7022發(fā)射向第二電極7025側(cè)和第一電極7023側(cè)。注意圖5B示出了其中將發(fā)光導(dǎo)電膜用作柵電極層、且光從發(fā)光元件7022穿過濾色層7043和襯底發(fā)射至第一電極側(cè)7023的示例。用諸如噴墨法之類的液滴排放法、印刷法、使用光刻技術(shù)的蝕刻法等形成濾色層7043。濾色層7043由外涂層7044所覆蓋，還由保護絕緣層7045所覆蓋。形成在保護絕緣層7045、絕緣層7042、絕緣層7041中且到達源電極層的接觸孔被提供在與劃分件7029交迭的部分中。注意，當(dāng)使用具有雙發(fā)射結(jié)構(gòu)的發(fā)光元件且在兩個顯示表面上都進行全色顯示時，來自第二電極7025側(cè)的光沒有穿過濾色層7043 ;因此，優(yōu)選地在第二電極7025上提供具有另一個濾色層的密封襯底。接著，將參考圖5C描述具有頂發(fā)射結(jié)構(gòu)的發(fā)光元件。圖5C示出其中驅(qū)動TFT7001是n_溝道晶體管且光從發(fā)光元件7002發(fā)射至第二電極7005側(cè)的情況下的像素的截面圖。在圖5C中，形成電連接至驅(qū)動TFT7001的漏電極層的發(fā)光元件7002的第一電極7003，且EL層7004和第二電極7005依序堆疊在第一電極7003 上?？墒褂枚喾N材料形成第一電極7003。例如當(dāng)該第一電極7003被用作陰極時，具有低功函數(shù)的材料，具體地，諸如Li或Cs之類的堿性金屬、諸如Mg、Ca、或Sr之類的堿土金屬、含有這些金屬中的任意的合金(如，Mg:Ag或Al:Li,等)；諸如Yb或Er之類的稀土金屬等是優(yōu)選的。第一電極7003的周邊由劃分件7009所覆蓋。劃分件7009是使用聚酰亞胺、丙烯酸、聚酰胺、或環(huán)氧樹脂的有機樹脂膜、無機絕緣膜或有機聚硅氧烷形成。尤其優(yōu)選地，使用光敏樹脂材料形成劃分件7009以在第一電極層7003上具有開口部分，以使開口部分的側(cè)壁被形成為具有連續(xù)彎曲的傾斜表面。在為劃分件7009用感光樹脂材料的情況下，可省略形成抗蝕劑掩模的步驟。在第一電極7003和劃分件7009上形成的EL層7004需要包括至少發(fā)光層，且EL層7004可被形成為單層或多層堆疊。當(dāng)使用多層形成EL層7004時，則通過依序在用作陰極的第一電極7003上堆疊電子注入層、電子傳輸層、發(fā)光層、空穴傳輸層、以及空穴注入層而形成EL層7014。然而，不一定要形成所有這些層。此外，EL層7004并不限于具有上述層疊結(jié)構(gòu)；在用作陽極的第一電極7003上可依序堆疊空穴注入層、空穴傳輸層、發(fā)光層、電子傳輸 層、以及電子注入層。在圖5C中，空穴注入層、空穴傳輸層、發(fā)光層、電子傳輸層、以及電子注入層依序堆疊在其中以Ti膜、鋁膜、以及Ti膜順序堆疊的層疊膜上，且在其上，形成Mg: Ag合金薄膜和ITO的堆疊層。注意，當(dāng)TFT7001是η-溝道晶體管時，優(yōu)選的是以電子注入層、電子傳輸層、發(fā)光層、空穴傳輸層、以及空穴注入層為順序在第一電極7003上堆疊，從而可防止驅(qū)動器電路的電壓上升且可減少功耗。使用諸如包含氧化鎢的氧化銦膜、包含氧化鎢的氧化銦鋅膜、包含氧化鈦的氧化銦膜、包含氧化鈦的氧化銦錫膜、氧化錫銦膜、氧化銦鋅、或其中添加了氧化硅的氧化銦錫膜之類的透光導(dǎo)電膜形成第二電極7005。含有發(fā)光層的EL層7004被夾在第一電極7003和第二電極7005之間的區(qū)域?qū)?yīng)于發(fā)光元件7002。在圖5C中所示像素的情況下，如箭頭所示，光從發(fā)光元件7002發(fā)射至第二電極7005側(cè)。在圖5C中，示出了其中將薄膜晶體管460用作TFT7001的示例；然而，沒有特殊限制，且可使用薄膜晶體管410。當(dāng)薄膜晶體管410被用作TFT7001時，第一電極7003和漏電極層被電連接，從而彼此接觸。在圖5C中，通過設(shè)置在氧化物絕緣層7051、保護絕緣層7052、和絕緣層7055中的接觸孔，TFT7001的漏電極層電連接至第一電極7003。使用諸如聚酰亞胺、丙烯酸、苯并環(huán)丁烯、聚酰胺或環(huán)氧樹脂之類的樹脂材料形成平面化絕緣層7053。除了這些有機材料以外，有可能使用低介電常數(shù)材料(低k材料)、硅氧烷基樹脂、PSG (磷硅玻璃)、BPSG (硼磷硅玻璃)等。注意，可通過堆疊使用這些材料形成的多層絕緣膜來形成平面化絕緣層7053。對于形成平面化絕緣層7053的方法沒有特殊限制。取決于材料，可用諸如濺射法、SOG法、旋涂法、浸潰法、噴涂法、液滴排放法(例如噴墨法、絲網(wǎng)印刷、膠版印刷等)之類的方法、或者諸如刮刀、輥筒、幕涂機、刮刀式涂膠機之類的工具(設(shè)備)形成平面化絕緣層7053。提供劃分件7009來使第一電極7003和相鄰像素的第一電極絕緣。劃分件7009是使用聚酰亞胺、丙烯酸、聚酰胺、或環(huán)氧樹脂的有機樹脂膜、無機絕緣膜或有機聚硅氧烷形成。尤其優(yōu)選地，使用光敏樹脂材料形成劃分件7009以在第一電極層7003上具有開口部分，以使開口部分的側(cè)壁被形成為具有連續(xù)彎曲的傾斜表面。在為劃分件7009使用感光樹脂材料的情況下，可省略形成抗蝕劑掩模的步驟。在圖5C的結(jié)構(gòu)中，當(dāng)執(zhí)行全色顯示時，例如，發(fā)光元件7002被用作綠色發(fā)光元件、相鄰發(fā)光元件之一被用作紅色發(fā)光元件、且另一個相鄰發(fā)光元件被用作藍色發(fā)光元件?？蛇x地，能全色顯示的發(fā)光顯示設(shè)備可用四種類型的發(fā)光元件制成，其包括白色發(fā)光元件以及三種類型的發(fā)光元件。在圖5C的結(jié)構(gòu)中，可以這樣的方式制造能全色顯示的發(fā)光顯示設(shè)備:被安排的多個發(fā)光元件的所有都是白色發(fā)光元件且具有濾色器等的密封襯底被設(shè)置在發(fā)光元件7002上。當(dāng)形成表現(xiàn)出諸如白色之類的單色彩的材料且與濾色器或色彩轉(zhuǎn)換器相組合時，可執(zhí)行全色顯示。毋庸贅言，還可執(zhí)行單色發(fā)光的顯示。例如，可使用白光發(fā)射形成照明系統(tǒng)，或可使用單色發(fā)光形成區(qū)域色彩發(fā)光設(shè)備。如果必要的話，可提供諸如具有圓形極化板的極化膜之類的光學(xué)膜。注意，盡管有機EL元件在此處被描述為發(fā)光元件，無機EL元件可被提供為發(fā)光元件。注意，描述了控制發(fā)光元件的驅(qū)動的薄膜晶體管(驅(qū)動TFT)電連接至發(fā)光元件的示例；不過，可采用用于電流控制的TFT連接在驅(qū)動TFT與發(fā)光元件之間的結(jié)構(gòu)。
(實施例5)在這個實施例中，將參考圖6A和6B而描述發(fā)光顯不面板(也被稱為發(fā)光面板)的外觀和截面。圖6A是使用密封劑將形成在第一襯底上的薄膜晶體管和發(fā)光元件密封在第一襯底與第二襯底之間的面板的俯視圖。圖6B是沿圖6A的線H-1所取的截面圖。提供密封劑4505以圍繞提供在第一襯底4501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。此外，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連同填充物4507被第一襯底4501、密封劑4505以及第二襯底4506密封到一起。優(yōu)選的是，面板被保護膜(諸如復(fù)合膜或紫外可固化樹脂膜)或具有高氣密性和幾乎無除氣的覆蓋材料封裝(密封)，以此方式，從而面板不被暴露給外部空氣。形成在第一襯底4501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，其各自包括多個薄膜晶體管。包括在像素部分4502中的薄膜晶體管4510和包括在信號線驅(qū)動器電路4503a中的薄膜晶體管4509被圖示為圖6B中所示的示例。對于薄膜晶體管4509和4510，可采用含有實施例1中所述的氧化物半導(dǎo)體層的高度可靠的薄膜晶體管410用于像素的薄膜晶體管4510，且驅(qū)動器電路的薄膜晶體管4509具有位于與實施例1中所描述的薄膜晶體管中的氧化物半導(dǎo)體層的溝道形成區(qū)相交迭的位置處的導(dǎo)電層。在此實施例中，薄膜晶體管4509和4510是η溝道薄膜晶體管。在絕緣層4544的部分上提供導(dǎo)電層4540，且與在驅(qū)動器電路的薄膜晶體管4509中的氧化物半導(dǎo)體層的溝道形成區(qū)相交迭。當(dāng)在與氧化物半導(dǎo)體層的溝道形成區(qū)相交迭的位置處提供導(dǎo)電層4540時，可減少在BT測試之前和之后薄膜晶體管4509的閾值電壓的變化量。導(dǎo)電層4540的電勢可與薄膜晶體管4509中的柵電極層的電勢相同或不同。導(dǎo)電層4540還可用作第二柵電極層。此外，導(dǎo)電層4540的電勢可為GND或0V,或者導(dǎo)電層4540可被置于浮動狀態(tài)。進一步，薄膜晶體管4510電連接至第一電極4517。進一步，形成覆蓋薄膜晶體管4510的氧化物半導(dǎo)體層的氧化物絕緣層4542?？墒褂门c實施例1中所描述的氧化物絕緣層416類似的材料和方法形成氧化物絕緣層4542。此外，形成覆蓋氧化物絕緣層4542的絕緣層4547。可以類似于實施例1中所描述的保護絕緣層403類似的方式，通過濺射法使用含有硼元素的氧化硅膜形成絕緣層4547。在薄膜晶體管4510上形成濾色層4545從而與發(fā)光元件4511的發(fā)光區(qū)域相交迭。進一步，為了減少濾色層4545的表面粗糙度，將用作平面化絕緣膜的外涂層4543來覆蓋濾色層4545。進一步,在外涂層4543上形成絕緣層4544。此外，附圖標(biāo)記4511表示發(fā)光元件。包括在發(fā)光元件4511中的作為像素電極的第一電極4517電連接至薄膜晶體管4510的源或漏電極層。注意，盡管發(fā)光元件4511的結(jié)構(gòu)是第一電極層4517、電致發(fā)光層4512、以及第二電極層4513的堆疊結(jié)構(gòu),發(fā)光兀件4511的結(jié)構(gòu)并不限于這個實施例中所描述的結(jié)構(gòu)。可根據(jù)從發(fā)光元件4511提取光的方向等酌情改變發(fā)光元件4511的結(jié)構(gòu)。使用有機樹脂膜、無機絕緣膜或有機聚硅氧烷形成劃分件4520。尤其優(yōu)選地，使用光敏材料形成劃分件4520以在第一電極層4517上具有開口部分，以使開口部分的側(cè)壁被形成為具有連續(xù)彎曲的傾斜表面。電致發(fā)光層4512可用單層或堆疊的多層而形成。為了防止氧、氫、濕氣、二氧化碳等進入發(fā)光元件4511，可在第二電極層4513和劃分件4520上形成保護膜?？尚纬傻枘ぁ⒌趸枘?、DLC膜等作為保護膜。此外，從FPC4518a和4518b將多個信號和電勢提供給信號線驅(qū)動器電路4503a和4503b、掃描線驅(qū)動器電路4504a和4504b、或像素部分4502。使用與發(fā)光元件4511中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中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電連接至FPC4518a中包括的端子。位于從發(fā)光兀件4511提取光的方向的第二襯底4506應(yīng)該具有透光性質(zhì)。在該情況下，使用諸如玻璃板、塑料板、聚酯膜或丙烯酸膜之類的透光材料用于第二襯底4506。作為填充物4507，除諸如氮氣或氬氣之類的惰性氣體之外，還可使用紫外可固化樹脂或熱固性樹脂。例如，可使用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EVA (乙烯乙酸乙烯酯)。例如，使用氮氣作為填充物。此外，在需要時，可在發(fā)光元件的發(fā)光表面上酌情設(shè)置諸如極化板、圓形極化板(包括橢圓極化板)、阻滯板(四分之一波板或半波板)或濾色器之類的光學(xué)膜。此外，極化板或圓形極化板可設(shè)置有抗反射膜。例如，可執(zhí)行抗眩光處理，通過該處理能通過表面上的凸起和凹陷漫射反射光以減少眩光。信號線驅(qū)動器電路4503a和4503b和掃描線驅(qū)動器電路4504a和4504b可作為使用單晶半導(dǎo)體膜或多晶半導(dǎo)體膜形成的驅(qū)動器電路安裝在被單獨制備的襯底上?？蛇x地，可單獨形成和安裝信號線驅(qū)動器電路及其部分或掃描線驅(qū)動器電路及其部分。此實施例不限于圖6A和6B中所示的結(jié)構(gòu)。通過上述工藝，可將高可靠的發(fā)光顯示器件(顯示面板)制造為半導(dǎo)體器件。(實施例6)將參照圖7A到7C而描述作為半導(dǎo)體器件的一實施例的液晶顯示面板的外觀和截面。圖7A和7C是面板的平面圖，在每一個平面圖中薄膜晶體管4010和4011以及液晶元件4013被用密封劑4005密封在第一襯底4001和第二襯底4006之間。圖7B是沿圖7A和圖7C中線M-N的截面圖。提供了密封劑4005以包圍提供在第一襯底4001上的像素部分4002和掃描線驅(qū)動器電路4004。在像素部分4002和掃描線驅(qū)動器電路4004之上設(shè)置第二襯底4006。因此，通過第一襯底4001、密封劑4005以及第二襯底4006使像素部分4002和掃描線驅(qū)動器電路4004以及液晶層4008密封到一起。使用單晶半導(dǎo)體膜或多晶半導(dǎo)體膜在單獨制備的襯底上形成的信號線驅(qū)動器電路4003被安裝在第一襯底4001上與被密封劑4005包圍的區(qū)域不同的區(qū)域中。要注意，對于單獨形成的驅(qū)動器電路的連接方法并不限于特定方法，而且可使用COG方法、引線接合方法、TAB方法等。圖7A示出通過COG方法安裝信號線驅(qū)動器電路4003的示例，而圖7C示出通過TAB方法安裝信號線驅(qū)動器電路4003的示例。在第一襯底4001上設(shè)置的像素部分4002和掃描線驅(qū)動器電路4004各自包括多個薄膜晶體管。圖7B示出像素部分4002中包括的薄膜晶體管4010和掃描線驅(qū)動器電路4004中包括的薄膜晶體管4011，作為示例。絕緣層4041、4042、和4021被提供在薄膜晶體管4010和4011上?？墒褂萌鐚嵤├?到3中所描述的含有氧化物半導(dǎo)體層的高度可靠的薄膜晶體管中任意用作薄膜晶體管4010和4011。可使用實施例1到3中所描述的薄膜晶體管410、460和310中的任意用作驅(qū)動器電路的薄膜晶體管4011和像素的薄膜晶體管4010。在此實施例中，薄膜晶體管4010和4011是η溝道薄膜晶體管。在絕緣層4021的部分上設(shè)置導(dǎo)電層4040，其與驅(qū)動器電路的薄膜晶體管4011中的氧化物半導(dǎo)體層的溝道形成區(qū)相交迭。在與氧化物半導(dǎo)體層的溝道形成區(qū)相交迭的位置處提供導(dǎo)電層4040，藉此可減少在BT測試之前和之后薄膜晶體管4011的閾值電壓的變化量。導(dǎo)電層4040的電勢可與薄膜晶體管4011的柵電極層的電勢相同或不同。導(dǎo)電層4040還可用作第二柵電極層。此外，導(dǎo)電層4040的電勢可為GND或0V，或者導(dǎo)電層4040可被置于浮動狀態(tài)。液晶元件4013中包括的像素電極層4030電連接至薄膜晶體管4010。在第二襯底4006上提供液晶元件4013的對電極層4031。像素電極層4030、對電極層4031、以及液晶層4008相互交迭的部分對應(yīng)于液晶元件4013。注意，像素電極層4030和對電極層4031分別被提供有各自作為對齊膜的絕緣層4032和絕緣層4033，且液晶層4008被夾在具有位于其中的絕緣層4032和4033的像素電極層4030和對電極層4031之間。注意，可使用透光襯底作為第一襯底4001和第二襯底4006 ;可使用玻璃、陶瓷、或塑料。作為塑料，可使用玻璃纖維增強塑料(FRP)板、聚氟乙烯(PVF)膜、聚酯膜、或丙烯酸類樹脂膜。參考標(biāo)號4035表示通過選擇性蝕刻絕緣膜而獲得的柱狀隔離件，而且柱狀隔離件被提供以控制像素電極層4030與對電極層4031之間的距離(單元間隙)。替換地，可使用球形間隔物。此外，對電極層4031電連接至形成在與薄膜晶體管4010相同的襯底上的公共電勢線。通過使用公共連接部分，對電極層4031與公共電勢線可通過設(shè)置在該對襯底之間的導(dǎo)電粒子彼此電連接。注意,這些導(dǎo)電粒子包含在密封劑4005中?？蛇x地，可使用不需要對準(zhǔn)膜的、表現(xiàn)出藍相的液晶。藍相是液晶相之一，當(dāng)膽甾型液晶的溫度升高時，藍相剛好在膽留相變成各向同性相之前產(chǎn)生。因為僅在窄溫度范圍中產(chǎn)生藍相，將用于拓寬該溫度范圍的包含5%或更多重量百分比的手性劑的液晶組分用于液晶層4008。包括示出藍相的液晶和手性劑的液晶組合物具有小于或等于I毫秒的較短的響應(yīng)時間，具有不需要對準(zhǔn)工藝的光學(xué)各向同性，并且具有小的視角依賴性。除了透射液晶顯示器之外，可將本發(fā)明的實施例應(yīng)用于半透射液晶顯示器。描述了其中將極化板提供在襯底的外表面(在觀看者一側(cè))上且用于顯示元件的著色層和電極層被依序提供在襯底的內(nèi)表面上的液晶顯示器的示例；然而，極化板可被設(shè)置在襯底的內(nèi)表面上。另外，極化板和著色層的層疊結(jié)構(gòu)不限于此實施例，而可根據(jù)極化板和著色層的材料或制造工藝的條件來按需設(shè)置。進一步，用作黑矩陣的擋光膜被提供在非顯示部分的部分中。在薄膜晶體管4011和4010上，提供絕緣層4041與氧化物半導(dǎo)體層相接觸?？墒褂门c實施例1中所描述的氧化物絕緣層416類似的材料和方法形成絕緣層4041。此處，作為絕緣層4041，通過濺射法形成氧化硅膜。進一步，在絕緣層4041上形成保護絕緣層4042且與絕緣層4041相接觸。類似于實施例1中所描述的保護絕緣層403，保護絕緣層4042是由含有硼元素的氧化硅形成的絕緣層。為了減少由薄膜晶體管引起的表面粗糙度，在保護絕緣層4042上形成用作平面化絕緣膜的絕緣層4021。作為絕緣層4021，可使用諸如聚酰亞胺、丙烯酸、苯并環(huán)丁烯、聚酰胺或環(huán)氧樹脂之類的具有耐熱性的有機材料。除了這些有機材料以外，有可能使用低介電常數(shù)材料(低k材料)、硅氧烷基樹脂、PSG (磷硅玻璃)、BPSG (硼磷硅玻璃)等。注意，可通過堆疊由這些材料組成的多層絕緣膜來形成絕緣層4021。對于形成絕緣層4021的方法沒有特殊限制。取決于材料，可用諸如濺射法、SOG法、旋涂法、浸潰法、噴涂法、液滴排放法(例如噴墨法、絲網(wǎng)印刷、膠版印刷等)之類的方法、或者諸如刮刀、輥筒、幕涂機、刮刀式涂膠機之類的工具(設(shè)備)形成絕緣層4021。絕緣層4021的烘焙步驟也用作半導(dǎo)體層的退火，藉此可高效地制造半導(dǎo)體器件?？蓮闹T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、或添加了氧化硅的氧化錫銦之類的透光導(dǎo)電材料形成像素電極層4030和對電極層4031。包含導(dǎo)電高分子(也稱為導(dǎo)電聚合物)的導(dǎo)電組合物可用于像素電極層4030和對電極層4031。使用導(dǎo)電組合物形成的像素電極優(yōu)選具有小于或等于10000歐姆每平方的薄層電阻、以及在550nm的波長處大于或等于70%的透射率。進一步，導(dǎo)電組合物中包含的導(dǎo)電高分子的電阻率優(yōu)選地為小于或等于0.1 Ω.cm。作為該導(dǎo)電高分子，可使用所謂的π電子共軛導(dǎo)電聚合物。例如，可給出其聚苯胺和/或衍生物、其聚吡咯和/或衍生物、其聚噻吩和/或衍生物、或這些材料中的兩種或更多種的共聚物等。進一步，通過FPC4018對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提供多個信號和電勢。連接端子電極4015由與液晶元件4013中所包括的像素電極層4030相同的導(dǎo)電膜形成，而端子電極4016由與薄膜晶體管4010和4011的源和漏電極層相同的導(dǎo)電膜形成。連接端子電極4015經(jīng)由各向異性導(dǎo)電膜4019電連接至FPC4018中包括的端子。注意圖7Α到7C示出其中在第一襯底4001上單獨形成并安裝信號線驅(qū)動器電路4003的示例；然而，本發(fā)明不限于這個結(jié)構(gòu)?？蓡为毿纬蓲呙杈€驅(qū)動器電路然后安裝，或單獨形成僅信號線驅(qū)動器電路的一部分或掃描線驅(qū)動器電路的一部分，然后安裝。進一步，對于液晶顯示模塊，可使用扭曲向列(TN)模式、共面切換(IPS)模式、邊緣場切換(FFS )模式、多疇垂直取向(MVA)模式、圖像垂直調(diào)整(PVA)模式、軸對稱排列微單元(ASM)模式、光學(xué)補償雙折射(OCB)模式、鐵電液晶(FLC)模式、反鐵電液晶(AFLC)模式
坐寸ο下文將描述VA液晶顯示器的示例。
VA液晶顯示器具有一種形式，其中液晶顯示面板的液晶分析的對齊是受控的。在VA液晶顯示器中，在沒有電壓被施加時，液晶分子相對于面板表面以垂直方向被對齊。在這個實施例中，具體地，像素被分為數(shù)個區(qū)域(子像素)，且在它們各自區(qū)域中分子在不同方向中被對齊。這被稱為多疇或多疇設(shè)計。下文中，將描述具有多疇設(shè)計的液晶顯示器。圖8和圖9示出VA液晶顯示器面板的像素結(jié)構(gòu)。圖9是襯底600的平面圖。圖8示出沿圖9中線Y-Z的截面結(jié)構(gòu)。下文將參考這兩個圖而給出描述。在這個像素結(jié)構(gòu)中，在一個像素中提供多個像素電極，TFT連接至每一個像素電極。構(gòu)建多個TFT以使其由不同柵極信號所驅(qū)動。即，可獨立于彼此而控制施加給多疇像素中獨立像素電極的信號。經(jīng)由接觸孔623，像素電極624通過引線618連接至TFT628。進一步，經(jīng)由形成在絕緣層620、覆蓋絕緣層620的保護絕緣層621、以及覆蓋保護絕緣層621的絕緣層622中的接觸孔627，像素電極626通過引線619連接至TFT629。TFT628的柵引線602分離于TFT629的柵引線603，從而可將不同柵極信號施加給這些柵引線。另一方面，用作數(shù)據(jù)線的引線616由TFT628和629所共享。在實施例1到3中的任意中所描述的薄膜晶體管可被按需用作TFT628和629。薄膜晶體管的第一柵絕緣層606a是用濺射法獲得的含有硼元素的氧化硅膜，且第二柵絕緣層606b是通過PCVD法獲得的氧化硅膜。與引線618和氧化物半導(dǎo)體層相接觸的絕緣層是通過濺射法獲得的氧化硅膜，且在其上提供的保護絕緣層621是通過濺射法獲得的含有硼元素的氧化硅膜。經(jīng)由形成于絕緣層620、覆蓋絕緣層620的保護絕緣層621、以及覆蓋保護絕緣層621的絕緣層622中的接觸孔623，像素電極624電連接至引線618。進一步，使用電容器引線690、第一柵絕緣層606a和第二柵絕緣層606b的疊層作為介電、以及像素電極或電連接至像素電極的電容器電極，形成存儲電容器。像素電極624的形狀不同于像素電極626的形狀，且像素電極由裂口 625所間隔。像素電極626圍繞著為V-形的像素電極624。TFT628和629使得施加電壓至像素電極624和626的時序彼此不同，藉此控制液晶的對齊。圖11示出這個像素結(jié)構(gòu)的等效電路。TFT628連接至柵引線602，且TFT629連接至柵引線603。如果不同的柵極信號被提供給柵引線602和603，TFT628和629的操作時序可以是不同的。對襯底601被設(shè)置有擋光膜632、著色膜636、以及對電極640。此外，在著色膜636和對電極640之間形成也被稱為外涂層膜的平面化膜637以防止液晶的對齊失序。圖10示出了對襯底側(cè)的結(jié)構(gòu)。對電極640由多個像素所分享，且在對電極640中形成裂口 641?？蛇x地設(shè)置裂口 641和在像素電極層624和626側(cè)上的裂口，從而有效產(chǎn)生傾斜電場，藉此可控制液晶的對齊。相應(yīng)地，在不同的地方液晶的對齊是不同的，這樣可拓寬視角。像素電極624、液晶層650、和對電極640彼此交迭，由此形成第一液晶兀件。進一步，像素電極626、液晶層650、和對電極640彼此交迭，由此形成第二液晶元件。采用其中為一個像素提供第一液晶元件和第二液晶元件的多疇結(jié)構(gòu)?？膳c實施例1到3中的任意所描述的結(jié)構(gòu)以適當(dāng)?shù)慕M合來實現(xiàn)此實施例。(實施例7)在這個實施例中，將描述電子紙的示例作為本發(fā)明實施例的半導(dǎo)體器件。圖12示出有源矩陣電子紙，作為應(yīng)用了本發(fā)明的實施例的半導(dǎo)體器件的示例。可用與實施例1所描述的薄膜晶體管410類似的方式來制造半導(dǎo)體器件所用的薄膜晶體管581，且薄膜晶體管581是具有較高電特性的薄膜晶體管，含有用含有硼元素的氧化硅形成的保護絕緣層584所覆蓋的氧化物半導(dǎo)體層。圖12中的電子紙是使用扭轉(zhuǎn)球顯示系統(tǒng)的顯示設(shè)備的示例。扭轉(zhuǎn)球顯示系統(tǒng)指的是一種方法，其中每一個著色為黑色和白色的球狀粒子被用于顯示元件且被安排在作為電極層的第一電極層與第二電極層之間、而且在第一電極層與第二電極層之間產(chǎn)生電勢差以控制球狀粒子取向從而實現(xiàn)顯示。形成在襯底580上的薄膜晶體管581具有底柵結(jié)構(gòu)，其中源和漏電極層經(jīng)由形成于氧化物絕緣層583、保護絕緣層584、以及絕緣層585中的開口電連接至第一電極層587。在第一電極層587和第二電極層588之間提供有球狀顆粒。每一個球狀顆粒包括黑區(qū)590a、白區(qū)590b、以及圍繞著黑區(qū)590a和白區(qū)590b的被填充液體的腔體594。球狀顆粒的周圍被諸如樹脂之類的填充物595填充(參見圖12)。在這個實施例中，第一電極層587對應(yīng)于像素電極，而在對襯底596上提供的第二電極層588對應(yīng)于公共電極。進一步，代替扭轉(zhuǎn)球，可使用電泳元件。使用了具有約10 μ m到200 μ m直徑、且其中密封了透明液體、帶正電的白色微粒以及帶負電的黑色微粒的微膠囊。在設(shè)置在第一電極層與第二電極層之間的微膠囊中，當(dāng)通過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在與彼此相反的相反方向移動，從而可顯示白色或黑色。使用此原理的顯示元件是電泳顯示元件，而且一般稱為電子紙。電泳顯示元件比液晶顯示元件具有更高反射率，因此不需要輔助光、功耗低、而且可在暗處識別顯示部分。此外，即使在沒有提供電源給顯示部分時，可維持曾經(jīng)顯示過的圖像。因此，即使具有顯示功能的半導(dǎo)體裝置(可簡單稱為顯示裝置或設(shè)置有顯示裝置的半導(dǎo)體裝置)遠離電波源，也能保存已顯示的圖像。通過此工藝，可制造作為半導(dǎo)體裝置的高度可靠的電子紙?？膳c實施例1到3中的任意所描述的薄膜晶體管以適當(dāng)?shù)慕M合來實現(xiàn)此實施例。(實施例8)在這個實施例中，描述了其中形成絕緣柵半導(dǎo)體器件，具體地，被稱為功率MOS器件的半導(dǎo)體器件的示例。一般地，功率MOS器件意味著被用作電子器件等的開關(guān)元件的半導(dǎo)體器件(半導(dǎo)體元件)。諸如功率MOSFET和IGBT之類的高速MOS功率器件是已知的。取代實施例1到3中的任意所描述的薄膜晶體管，制造了具有更厚的氧化物半導(dǎo)體層的晶體管，且藉此形成了功率MOS器件。進一步，含有硼元素的氧化硅膜被用作作為堆疊層的一層?xùn)沤^緣層。因此所形成的功率MOS器件用于控制照明系統(tǒng)的反相器，例如，作為結(jié)合到照明系統(tǒng)的集成電路的一部分。此外，可使用功率MOS器件用于各種領(lǐng)域中的產(chǎn)品，例如汽車的車輛控制系統(tǒng)和車體設(shè)備、電視機、照相機、計算機的電源、空調(diào)、以及可編程邏輯控制器。(實施例9)此說明書中公開的半導(dǎo)體器件可應(yīng)用到多種電子設(shè)備(包括娛樂機)。電子設(shè)備的示例是電視機(也稱為電視或電視接收機)、計算機等的監(jiān)視器、諸如數(shù)碼相機或數(shù)字?jǐn)z像機的攝影機、數(shù)碼相框、移動電話(也稱為移動電話或移動電話設(shè)備)、便攜式游戲控制臺、便攜式信息終端、音頻再現(xiàn)設(shè)備、諸如彈球盤機器的大尺寸游戲機等。圖13A示出移動電話的示例。移動電話1100設(shè)置有包括在外殼1101中的顯示部分1102、操作按鈕1103、外部連接端口 1104、揚聲器1105、話筒1106等。通過用手等觸摸顯示部分可將數(shù)據(jù)輸入圖13A中所示的移動電話1100中。此外，可通過手指等觸摸顯示部分1102來執(zhí)行諸如打電話和編輯郵件之類的操作。顯示部分1102主要有三種屏幕模式。第一種模式是主要用于顯示圖像的顯示模式。第二種模式是主要用于輸入諸如文字之類的數(shù)據(jù)的輸入模式。第三種模式是組合顯示模式和輸入模式這兩種模式的顯不一輸入模式。例如，在打電話或編輯郵件的情況下，為顯示部分1102選擇主要用于輸入文字的文字輸入模式，從而可輸入顯示在屏幕上的字符。在該情況下，優(yōu)選地在顯示部分1102的屏幕的幾乎整個區(qū)域上顯示鍵盤或數(shù)字按鈕。當(dāng)包括用于檢測傾斜的傳感器(諸如陀螺儀或加速度傳感器之類)的檢測設(shè)備設(shè)置在移動電話1100內(nèi)部時,可通過確定移動電話1102的取向(無論移動電話1100被放置成水平還是垂直以用于景色模式或肖像模式)自動切換顯示部分1100的屏幕上的顯示內(nèi)容。通過觸摸顯示部分1102或操作外殼1101的操作按鈕1103切換屏幕模式?？蛇x地，可根據(jù)顯示部分1102上顯示的圖像類型切換屏幕模式。例如，當(dāng)顯示在顯示部分上的圖像信號是移動圖像數(shù)據(jù)的信號時，屏幕模式被切換成顯示模式。當(dāng)該信號是文字?jǐn)?shù)據(jù)信號時，屏幕模式被切換成輸入模式。進一步，在輸入模式中，當(dāng)在特定時間段內(nèi)未進行通過觸摸顯示部分1102的輸入、同時顯示部分1102中的光傳感器檢測到信號時，可控制屏幕模式從輸入模式改變至顯示模式。顯示部分1102可用作圖像傳感器。例如，當(dāng)用手掌或手指觸摸顯示部分1102時掌紋、指紋等圖像被采集，藉此可進行個人識別。進一步，通過在顯示部分中提供背光或發(fā)射近紅外光的感測光源，也能采集指紋、掌紋等圖像。在顯示部分1102中，提供實施例1中所描述的多個薄膜晶體管410作為像素的開關(guān)元件。圖13B示出便攜式信息終端的示例。其示例在圖13B中示出的便攜式信息終端可具有多個功能。例如，除了電話功能外，這樣的便攜式信息終端通過結(jié)合計算機可具有處理多個數(shù)據(jù)的功能。圖13B中所示的便攜式信息終端具有兩個外殼，外殼1800和外殼1801。外殼1801包括顯示面板1802、揚聲器1803、話筒1804、指向設(shè)備1806、攝像頭透鏡1807、外部連接端子1808等。外殼1800包括鍵盤1810、外部存儲器槽1811等。另外，在外殼1801中結(jié)合有天線。顯示面板1802被提供有觸摸面板。被顯示為圖像的多個操作鍵1805在圖13B中圖示為虛線。進一步，除了上述結(jié)構(gòu)，還可結(jié)合非接觸式IC芯片、小型存儲設(shè)備等?？蔀轱@示面板1802使用發(fā)光器件，且取決于應(yīng)用模式適當(dāng)?shù)馗淖冿@示的方向。進一步，該便攜式信息終端在顯示面板1802的同一個表面上提供有攝像頭透鏡1807，且因此其可被用于視頻呼叫?？蓪P聲器1803和話筒1804用作視頻呼叫和語音呼叫的記錄、以及播放聲音等另外，處于被發(fā)展為圖13B中所示的狀態(tài)的外殼1800和1801可變化，這樣一個可通過滑動覆蓋在另一個上；因此，可減少便攜式信息終端的尺寸，這使得便攜式信息終端適于被攜載。外部連接端子1808可連接至AC適配器和諸如USB電纜之類的各種電纜，并可能用個人計算機等進行充電與數(shù)據(jù)通信。另外，可將存儲媒介插入外部存儲器槽1811中，這樣可存儲和移動大量輸數(shù)據(jù)。進一步，除了上述功能外，可提供紅外通信功能、電視接收功能等。圖14A示出電視機的示例。在電視機9600中，顯示部分9603被包括在外殼9601中。顯示部分9603可顯示圖像。這里，外殼9601由支架9605支承?？衫猛鈿?601的操作開關(guān)或獨立的遙控器9610操作電視機9600?？衫眠b控器9610的操作鍵9609控制頻道和音量，從而控制顯示部分9603上顯示的圖像。此外，遙控器9610可設(shè)置有用于顯示從遙控器9610輸出的數(shù)據(jù)的顯示部分9607。注意，電視機9600設(shè)置有接收器、調(diào)制解調(diào)器等。通過利用該接收器，可接收一般的電視廣播。另外，當(dāng)顯示設(shè)備經(jīng)由調(diào)制解調(diào)器使用或不使用電纜連接至通信網(wǎng)絡(luò)時，可實現(xiàn)單向(從發(fā)射器到接收器)或雙向(發(fā)射器與接收器之間、接收器之間等)數(shù)據(jù)通信。在顯示部分9603中，提供實施例1中所描述的多個薄膜晶體管410作為像素的開關(guān)元件。圖14B示出數(shù)碼相框的一示例。例如,在數(shù)碼相框9700中，顯示部分9703被包括在外殼9701中。顯示部分9703可顯示各種圖像。例如，顯示部分9703可顯示用數(shù)碼相機等拍攝的圖像的數(shù)據(jù)且用作普通相框。在顯示部分9703中，提供實施例1中所描述的多個薄膜晶體管410作為像素的開關(guān)元件。注意，數(shù)碼相框9700設(shè)置有操作部分、外部連接部分(USB端子、可連接至諸如USB電纜之類的多種電纜的端子等)、記錄介質(zhì)插入部分等。雖然這些組件可被設(shè)置于設(shè)置有顯示部分的表面上，但優(yōu)選地，針對數(shù)碼相框9700的設(shè)計而將它們設(shè)置在側(cè)面或后面。例如，存儲用數(shù)碼相機拍攝的圖像的數(shù)據(jù)的存儲器被插入數(shù)碼相框的記錄介質(zhì)插入部分中，藉此圖像數(shù)據(jù)可被傳送并顯示在顯示部分9703上。數(shù)碼相框9700可被配置成無線地發(fā)送和接收數(shù)據(jù)?？刹捎闷渲袩o線地傳送所需圖像數(shù)據(jù)以進行顯示的結(jié)構(gòu)。圖15示出便攜式娛樂機，含有兩個外殼，通過連接件9893結(jié)合的外殼9881和外殼9891，從而能打開和關(guān)閉。顯示部分9882和顯示部分9883分別被包括在外殼9881和外殼9891中。在顯示部分9883中，提供實施例1中所描述的多個薄膜晶體管410作為像素的開關(guān)元件。此外，圖15中所示的便攜式娛樂機包括揚聲器部分9884、記錄媒介插入部分9886,LED燈9890、輸入裝置(操作鍵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、旋轉(zhuǎn)頻率、距離、光、液體、磁性、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、流速、濕度、梯度、振動、氣味或紅外線功能的傳感器))和話筒9889)等。不言而喻，該便攜式娛樂機的結(jié)構(gòu)不限于上述結(jié)構(gòu)，而且可采用設(shè)置有此說明書中公開的至少一個薄膜晶體管的其它結(jié)構(gòu)。該便攜式娛樂機可酌情包括其它附加設(shè)備。圖15中所示的便攜式娛樂機具有讀取存儲在記錄媒介中的程序或數(shù)據(jù)以顯示在顯示部分上的功能，以及通過無線通信與另一便攜式娛樂機共享信息的功能。注意，圖15所示的便攜式娛樂機不限于具有這些功能，并且可具有各種功能。圖16是一不例,其中根據(jù)上述實施例形成的發(fā)光器件用作室內(nèi)發(fā)光器件3001。由于實施例4或5中所描述的發(fā)光器件可在面積上被增加，該發(fā)光器件可被用作具有較大面積的發(fā)光器件。進一步，實施例4中所描述的發(fā)光器件可被用作臺燈3000。注意，該發(fā)光器件，在其范疇中，除了頂燈和臺燈之外，還包括壁燈、車內(nèi)燈、應(yīng)急燈等。以此方式，可在如上所述的各種電子設(shè)備的顯示面板中提供實施例1到3中的任意所描述的薄膜晶體管。通過將該薄膜晶體管410用作顯示面板中的開關(guān)元件而提供高度可靠的電子設(shè)備。(實施例10)此說明書中公開的半導(dǎo)體器件可應(yīng)用于電子紙。電子紙可用于多種領(lǐng)域的電子器件，只要它們能顯示數(shù)據(jù)即可。例如，電子紙可應(yīng)用于電子書閱讀器(電子書)、海報、諸如火車之類的車輛中的廣告、或諸如信用卡之類的多種卡的顯示器。電子設(shè)備的一示例在圖17中示出。圖17示出電子書閱讀器的示例。例如，電子書閱讀器2700包括兩個外殼，外殼2701和外殼2703。外殼2701和外殼2703與樞紐2711組合，從而該電子書閱讀器2700可以該樞紐2711為軸打開和關(guān)閉。利用這樣的結(jié)構(gòu)，電子書閱讀器2700可類似于紙書一樣操作。顯示部分2705和顯示部分2707分別被包括在外殼2701和外殼2703中。顯示部分2705和顯示部分2707可顯示一幅圖像或不同圖像。例如，在顯示部分2705和顯示部分2707顯示不同圖像的情況下，可在右邊的顯示部分(圖17中的顯示部分2705)上顯示文字，而在左邊的顯示部分上顯示圖像(圖17中的顯示部分2707)。圖17不出外殼2701設(shè)置有操作部分等的不例。例如，夕卜殼2701設(shè)置有電源開關(guān)2721、操作鍵2723、揚聲器2725等。利用操作鍵2723可翻頁。注意，可在外殼的顯示部分的同一表面上設(shè)置鍵盤、指向裝置等。此外，可在外殼的后面或側(cè)面上設(shè)置外部連接端子(耳機端子、USB端子、可連接至諸如AC適配器和USB電纜之類的各種電纜的端子等)、記錄媒介插入部分等。而且，電子書閱讀器2700可具有電子詞典功能。電子書閱讀器2700可具有能無線發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的配置。通過無線通信，可從電子書服務(wù)器購買和下載想要的圖書數(shù)據(jù)等?？膳c實施例1到3中的任意所描述的薄膜晶體管以適當(dāng)?shù)慕M合來實現(xiàn)此實施例。本申請基于2009年9月4日向日本專利局提交的日本專利申請n0.2009-205222，該申請的全部內(nèi)容通過引用結(jié)合于此。附圖標(biāo)記說明300:襯底，302a:柵絕緣層，302b:柵絕緣層，307:保護絕緣層，310:薄膜晶體管，311:柵電極層，313c:溝道形成區(qū)，314a:氧化物導(dǎo)電層，314b:氧化物導(dǎo)電層，315a:源電極層，315b:漏電極層，316:氧化物絕緣層，330:氧化物半導(dǎo)體膜，334:抗蝕劑掩模，400:襯底，402a:柵絕緣層，402b:柵絕緣層，403:保護絕緣層，410:薄膜晶體管，411:柵電極層，413:溝道形成區(qū)，414a:高電阻源區(qū)，414b:高電阻漏區(qū)，415a:源電極層，415b:漏電極層，416:氧化物絕緣層，430:氧化物半導(dǎo)體膜，431:氧化物半導(dǎo)體層，450:襯底，451:柵電極層，452a:柵絕緣層，452b:柵絕緣層，453:氧化物半導(dǎo)體層，454:溝道形成區(qū)，455a:源電極層，455b:漏電極層，456:氧化物絕緣層，457:保護絕緣層，459:氧化物半導(dǎo)體膜，460:薄膜晶體管，580:襯底，581:薄膜晶體管，583:氧化物絕緣層，584:保護絕緣層，585:絕緣層，587:電極層，588:電極層，590a:黑區(qū)，590b:白區(qū)，594:腔體，595:填充物，596:對襯底，600:襯底，601:對襯底，602:柵引線，603:柵引線，606a:柵絕緣層，606b:柵絕緣層，616:引線，618:引線，619:引線，620:絕緣層，621:保護絕緣層，622:絕緣層，623:接觸孔，624:像素電極，625:裂口，626:像素電極，627:接觸 L, 628: TFT, 629: TFT, 632:擋光膜，636:著色膜，637:平面化膜，640:對電極，641:裂Π ,650:液晶層，690:電容器引線，1100:移動電話，1101:外殼，1102:顯示部分，1103:操作按鈕，1104:外部連接端口，1105:揚聲器，1106:話筒，1800:外殼，1801:外殼，1802:顯示面板，1803:揚聲器，1804:話筒，1805:操作鍵，1806:指向設(shè)備，1807:攝像頭透鏡，1808:外部連接端子，1810:鍵盤，1811:外部存儲器槽，2700:電子書閱讀器，2701:外殼，2703:外殼，2705:顯示部分，2707:顯示部分，2711:樞紐，2721:電源開關(guān)，2723:操作鍵，2725:揚聲器，3000:臺燈，3001:照明設(shè)備，4001:襯底，4002:像素部分，4003:信號線驅(qū)動器電路，4004:掃描線驅(qū)動器電路，4005:密封劑，4006:襯底，4008:液晶層，4010:薄膜晶體管，4011:薄膜晶體管，4013:液晶元件，4015:連接端子電極，4016:端子電極，4018:FPC，4019:各向異性導(dǎo)電膜，4021:絕緣層，4030:pixel電極層，4031:對電極層，4032:絕緣層，4040:導(dǎo)電層，4041:絕緣層，4042:保護絕緣層，4501:襯底，4502:像素部分，4503a:信號線驅(qū)動器電路，4503b:信號線驅(qū)動器電路，4504a:掃描線驅(qū)動器電路，4504b:掃描線驅(qū)動器電路，4505:密封劑，4506:襯底，4507:填充物，4509:薄膜晶體管，4510:薄膜晶體管，4511:發(fā)光元件，4512:電致發(fā)光層，4513:第二電極，4515:連接端子電極，4516:端子電極，4517:第一電極，4518a:FPC, 4518b:FPC, 4519:各向異性導(dǎo)電膜，4520:劃分件，4540:導(dǎo)電層，4542:氧化物絕緣層，4543:外涂層，4544:絕緣層，4545:濾色層，4547:絕緣層，6400:像素，6401:開關(guān)晶體管，6402:驅(qū)動晶體管，6403:電容器，6404:發(fā)光元件，6405:信號線，6406:掃描線，6407:電源線，6408:公共電1 , 7001:TFT, 7002:發(fā)光元件，7003:電極，7004:EL層，7005:電極，7009:劃分件，7011:驅(qū)動TFF，7012:發(fā)光元件，7013:電極，7014: EL層，7015:電極，7016:擋光膜，7017:導(dǎo)電膜，7019:劃分件，7021:驅(qū)動TFT, 7022:發(fā)光元件，7023:電極，7024:EL層，7025:電極，7026:電極，7027:導(dǎo)電膜，7029:劃分件，7031:絕緣層，7032:絕緣層，7033:濾色層，7034:外涂層，7035:保護絕緣層，7041:絕緣層，7042:絕緣層，7043:濾色層，7044:外涂層，7045:保護絕緣層，7051:氧化物絕緣層，7052:保護絕緣層，7053:平面化絕緣層，7055:絕緣層，9600:電視機，9601:外殼，9603:顯示部分，9605:支架，9607:顯示部分，9609:操作鍵，9610:遙控器，9700:數(shù)碼相框，9701:外殼，9703:顯示部分，9881:外殼，9882:顯示 部分，9883:顯示部分，9884:揚聲器部分，9885:輸入裝飾，9886:記錄媒介插入部分，9887:連接端子，9888:傳感器，9889:話筒，9890: LED等9891:外殼，9893:連接件
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體器件，包括: 在襯底上的第一絕緣層； 在所述第一絕緣層上的氧化物半導(dǎo)體層；和 在所述氧化物半導(dǎo)體層上的第二絕緣層， 其中所述第一絕緣層和所述第二絕緣層含有氧化硅且含有l(wèi)X1018atomS/Cm3以上且I X 1022atoms/cm3以下的招或硼。
2.—種半導(dǎo)體器件，包括: 在襯底上的第一絕緣層； 在所述第一絕緣層上的氧化物半導(dǎo)體層；和 在所述氧化物半導(dǎo)體層上的第二絕緣層， 其中所述第一絕緣層和所述第二絕緣層含有氧化硅且含有l(wèi)X1019atomS/Cm3以上且3X 1021atoms/cm3以下的鋪或磷。
3.如權(quán)利要求1或2所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于， 所述第二絕緣層與所述氧化物半導(dǎo)體層相接觸。
4.如權(quán)利要求1或2所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于， 在所述第二絕緣層和所述氧化物半導(dǎo)體層之間包括由氧化硅形成的第三絕緣層，其中所述第三絕緣層不含有硼元素、鋁元素、磷元素及銻元素。
5.一種顯示面板，包括如權(quán)利要求1或2所述的半導(dǎo)體器件。
6.一種顯示模塊，包括如權(quán)利要求5所述的顯示面板以及FPC。
7.一種電子設(shè)備，包括如權(quán)利要求6所述的顯示模塊、操作部分以及外部連接端子。
8.一種顯示裝置，包括: 在襯底上的柵電極層； 在所述柵電極層上的第一絕緣層； 在所述第一絕緣層上的氧化物半導(dǎo)體層； 在所述氧化物半導(dǎo)體層上的源電極層； 在所述氧化物半導(dǎo)體層上的漏電極層； 在所述氧化物半導(dǎo)體層、所述源電極層及漏電極層上的第二絕緣層；和經(jīng)由形成在所述第二絕緣層中的開口與所述源電極層或漏電極層電連接的顯示元件，其中所述第一絕緣層和所述第二絕緣層含有氧化硅且含有l(wèi)X1018atomS/Cm3以上且I X 1022atoms/cm3以下的招或硼。
全文摘要
本發(fā)明提供了半導(dǎo)體器件及其制造方法。本發(fā)明的一個目的是制造含有電特性穩(wěn)定的薄膜晶體管的高度可靠的半導(dǎo)體器件。覆蓋薄膜晶體管的氧化物半導(dǎo)體層的絕緣層含有硼元素或鋁元素。通過使用含有硼元素或鋁元素的硅靶或氧化硅靶的濺射法來形成含有硼元素或鋁元素的絕緣層。可選地，含有替代硼元素的銻(Sb)元素或磷(P)元素的絕緣層覆蓋薄膜晶體管的氧化物半導(dǎo)體層。
文檔編號H01L29/786GK103151387SQ20131006042
公開日2013年6月12日 申請日期2010年8月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月4日
發(fā)明者山崎舜平, 坂田淳一郎, 野田耕生, 坂倉真之, 及川欣聰, 丸山穗高 申請人:株式會社半導(dǎo)體能源研究所